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2019ProyectofinaldeIngenieríaEléctrica

ElectrificacióndelramalLaPlata–BrandsendelalíneaRoca.

Autores:Baron, ErwinTrevolazavala, Marcelino

UTN FRLP

Departamento de Ingeniería Eléctrica

UTN FRLP – Departamento de Electrotecnia – Proyecto final de Ingeniería Eléctrica

Electrificación del ramal ferroviario La Plata – BrandsenTrevolazavala – Baron 1

Introducción

El presente trabajo constituye la culminación de una etapa como alumnos de launiversidad. Pretende mostrar una metodología de cálculo para construir una catenariaferroviaria. El ramal elegido, actualmente en desuso, tiene una importancia estratégica parael desarrollo de las zonas de influencia, dado el constante aumento del parque automotorque dificulta el acceso a la ciudad de La Plata. Esto implica acceso a educación, trabajo, salud,y recreación, entre otras. No nos detendremos en la importancia que reviste para el tráficode cargas, baste mencionar que representa la salida por ferrocarril hacia el sur del país, parael Puerto de La Plata y la Refinería de YPF. Es nuestro deseo que este trabajo sirva como basepara futuros desarrollos ferroviarios para beneficio de la sociedad, dadas las ventajas queposee, por ser un medio de transporte eficiente, rápido, económico y sustentable.

Queremos agradecer muy especialmente a nuestras familias, por el apoyo que nos handado en esta tarea, y a los docentes Ing. Horacio Talpone por las consultas, el material y elasesoramiento, y al Ing. José Maccarone, por el acompañamiento y las sugerencias queayudaron a concretarlo.

Muchas gracias.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen ResumenTrevolazavala – Baron 2

Resumen

El presente proyecto tiene por objeto calcular una catenaria para un ramalferroviario de vía única, perteneciente a la línea Roca, para utilizar con trenes de pasajerosentre las estaciones de Ringuelet y Brandsen. La longitud a electrificar es de 39 km, y elterreno puede suponerse sin grandes pendientes y en línea recta. Atraviesa zonas urbanasen la periferia de La Plata, y espacios rurales dedicados al cultivo en las proximidades deBrandsen. La máxima velocidad de circulación es uno de los principales factores de diseñopara una catenaria. En nuestro caso, el límite por ley es de 120 km/h. Antes de comenzarnecesitamos conocer también la demanda de trenes, y para ello, la cantidad de pasajerosprevista para el momento actual y la proyección de crecimiento, por lo menos, para lospróximos treinta años. Adoptaremos el nivel de tensión de 25 kV CA con alimentación aérea(catenaria – pantógrafo), que es el utilizado en los servicios suburbanos de la línea Roca.Este nivel de tensión es conveniente para minimizar las pérdidas a lo largo del ramal y paraintegrar las primeras estaciones que son compartidas con el ramal entre La Plata y PlazaConstitución, y que ya se encuentra electrificado. Además, como veremos más adelante,contamos con energía disponible en las subestaciones existentes.

El proyecto abarca los siguientes ítems:· Cálculo de potencia necesaria para tracción y fuerza motriz en las estaciones.· Cálculo de caídas de tensión.· Cálculo mecánico de la catenaria y soportes.· Elección del equipamiento eléctrico en media y baja tensión.· Estudio de impacto ambiental.

Previo a la electrificación, es necesario llevar a cabo tareas de restauración yreconstrucción de vías, puentes y alcantarillas, contemplar el paso a distinto nivel de lasvías y las rutas nacional N°2 y provinciales N°6 y 36, que actualmente es al mismo nivel ydemandará una importante obra civil. En el caso del camino Centenario se podrían reponerlas barreras a nivel. El paso bajo el Camino General Belgrano se encuentra obstruido poruna prolongación improvisada de la avenida 19. Esas obras no están comprendidas en elpresente proyecto, pero se entiende que son vitales para evitar accidentes y lograr unacirculación fluida de los trenes y los vehículos automotores.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen ÍndiceTrevolazavala – Baron 3

Índice

Introducción…………………………………………………………….………………………………………….……..1

Resumen………………………………………………………………….………………………………………….……..2

Índice………………………………………………………………….……………………………………………….……..3

Capítulo I – Descripción del proyecto:

1.1. Antecedentes:……………………………………….…………………………………………………….……..…..7

1.1.1. Origen del Ferrocarril General Roca.…………………………………………..……………..……7

1.1.2. Proyecto de electrificación de la Línea Roca.…….………………………………....………..7

1.1.3. Historia del ramal La Plata a Brandsen.……………………………………………………........7

1.2. Sistema, definiciones generales:.….….…….…….…….…….…….…….…….…….…….….………...8

1.2.1. Vías.……….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….………….…….…….…….………...9

1.2.2. Estaciones……..…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…..…..9

1.2.3. Señalamiento..…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….………….…….....9

1.2.4. Gálibo..………………………..….…….…….…….…….…….……….…….………….…….…….……...9

1.2.5. Pantógrafo..………………..….…….…….…….…….…….……….…….….…….……...…….……..10

1.2.6. Catenaria....…………………..….…….………….………….……….…….…….…….…….…….…….11

1.2.7. Líneas y niveles de tensión....…………………..….…….…….………….…….…….…..………11

1.2.8. Subestaciones y AT (autotransformador).……………………….…….…….……………....12

1.2.9. Soportes….…………….…….…………………………………….……………….….…….…....….......12

1.2.10. Ménsulas...…………….…….…….…….…............................................................…....12

1.2.11. Aisladores….…………….…….…….…….………………………………………………………....…….12

1.2.12. Interacción Catenaria Pantógrafo. Tensión mecánica, elasticidad, etc..…..…...13

1.2.13. Normas consultadas…….….…….…….……………………………………………………...……...14

1.2.14. Referencias………………………………………………….……………………………………………….14

Capítulo II – Proyecto de la catenaria:

2.1. Proyecto...………….…….…….………………………………………..…………………………………...……..15



2.2. Justificación del tipo de catenaria.…….…………………………………………………….…....……..15

2.3. Condiciones de carga….………………………………………………………………………….……...……..17

2.4. Coches……………….....………….…….…….……………………………………………………………...……..17

2.5. Unifilar de tracción..………….…….…….……………………………………………………………...……..22

2.6. Cálculo de la demanda de pasajeros………………………………………………….......….…….….23

2.7. Cálculo de la demanda de potencia y energía.………….……………………………………..……24

2.8. Estimación de la demanda de energía eléctrica para tracción..…………………….……….34

2.9. Disponibilidad de potencia en la Subestación…….……………..………………………………….35

2.10. Caídas de tensión.…………………………………………………………………..…………….….….……….35

2.11. Distancias eléctricas mínimas a partes con tensión...…………………………...…………..….38

2.12. Cadena de aisladores de suspensión……………………………………………………………………..39

2.13. Puesta a tierra del sistema de tracción.…………………..…………………………..…………..……40

2.14. Calidad de la toma de corriente.………………………………………………………………….………..40

2.15. Selección y verificación de conductores de líneas de contacto y sostén.…………..…..40

2.16. Configuración del poste..………………………………………………………..……………………….……42

2.17. Configuración de ménsulas……………………………………………………..……………………….……43

2.18. Características y dimensiones de los cables……………………………………………….…….……52

2.19. Descentramiento en las curvas……………………………………………..………………………...……52

2.20. Estados climáticos……………………………………………..…………………………………………….……55

2.21. Cálculo de esfuerzos sobre el poste…………..……………………………………………….…...……56

2.22. Cálculo del poste de suspensión de una ménsula para un vano de 60 metros……….58

2.23. Conclusiones sobre el dimensionamiento de postes……………………………………………..64

Capítulo III – Equipamiento eléctrico:

3.1. Seccionadores.……………………………………….…………………………………………………………..…66

3.2. Puesto de seccionamiento auxiliar (PSA) - Ringuelet………………………………….………….72

3.3. Puesto de seccionamiento y autotransformadores (PSA / PAT)……………………….……73

3.4. Interruptores – Celdas (GIS) Bifásicas – Monofásicas…………………………………………….73

3.5. Disposición del Puesto de seccionamiento y autotransformadores…………………….…78

3.6. Puesta a tierra…………………………….………….……………… ……………………………………..…….79

3.7. Barra de Neutro..…………………………………………………………………………………………………86

3.8. Línea de protección…………………………………………………………………….……………………..….86



3.9. Descargadores de sobretensiones.……………………………………………………….……………….90

3.10. Aisladores……………………………………………………………………………………………………………..96

Capítulo IV – Estaciones, instalación eléctrica:

4.1. Estaciones de trenes……………………….………………………………………………………....…………99

4.2. Cálculo de alumbrado interior……………………………………………………………….…..……….100

4.3. Cálculo de alumbrado exterior…...……………………….…………………………………………….102

4.4. Protecciones de cada circuito………………………………………………………………….......…..102

Capítulo V – Estudio de impacto ambiental:

5.1. Resumen no técnico………………………….………….…………………………………………….………103

5.2. Declaración del propósito y objetivos de la propuesta…………………………….…..……..103

5.3. Referencias de la estructura política, legislativa y regulatoria…..………………..…..…..103

5.4. Descripción del proyecto de la propuesta y cómo deberá implementarse..……..….106

5.5. Matrices de Leopold……………………………………………………..…………………………………….107

5.6. Comparación de las propuestas alternativas.………………………………………………..…….112

5.7. Consideración de los principales impactos………………………..……………………….……….112

Conclusiones, resultados y anexos:

6.1. Resultados y Análisis…………………………………………….………………………...…………………113

6.2. Conclusiones y Propuestas………………………………….…….……………………….…….…………113

6.3. Bibliografía…………………………..……………………………….……………………………………….……114

Anexo I: Uso del Autotransformador…………………………………………………………………………..…116

Anexo II: Cálculo del Autotransformador…………………………………………………………………….…124

Anexo III: Cálculo del poste de suspensión de una ménsula………………………………………..…128

Anexo IV: Cálculo del poste de suspensión de dos ménsulas…………………………..………….…165

Anexo V: Cálculo del poste de retención de fin de cantón………………………….…..………….…183

Anexo VI: Cálculo del poste de retención de centro de cantón……………………..……..…….…201

Anexo VII: Cálculo del poste de retención LDF……….………………………….…..…………….…….…219



Planos:

I. Sistema de 2 x 25 kV.…………….………………………………….…………………….………….252II. Uni bifilar sistema de tracción………………………………….….……………………....…….253

III. Centro de autotransformación…………………………..……………………………………….254IV. Unifilar TGBT y MT………………………………..……………….………………………….……….255


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Capítulo ITrevolazavala – Baron 7

Capítulo I – Descripción del proyecto:

1.1. Antecedentes:

1.1.1. Origen del Ferrocarril General Roca.

El Ferrocarril General Roca es un conglomerado de ramales que se construyeron alsur de la ciudad de Buenos Aires entre mediados del siglo XIX y mediados del siglo XX, concapitales británicos. Se llamó así en alusión al presidente Julio Argentino Roca, luego denacionalizarse el ferrocarril, entre los años 1946 y 1948. Recorre el centro y sur de laProvincia de Buenos Aires, este de La Pampa, Rio Negro y Neuquén. En Chubut y Santa Cruzexisten algunos ramales aislados que nunca se conectaron a la red troncal. El ancho de víaes de 1676 mm (trocha ancha), con excepción de un ramal de 750 mm, conocido como “laTrochita” entre Ing. Jacobacci (Río Negro) y Esquel (Chubut). En la actualidad presta unintenso tráfico de pasajeros entre la estación cabecera de Plaza Constitución, en la CapitalFederal, y algunas localidades de la provincia de Buenos Aires, distantes en promedio entre30 y 50 km: La Plata, Ezeiza, Alejandro Korn, Haedo, Bosques. Estos ramales se encuentranelectrificados con 25 kV de CA, excepto el tramo Temperley - Haedo. El resto de la red enservicio cuenta con algunos servicio de pasajeros y es utilizada mayormente para tráfico decargas, con locomotoras diesel.

1.1.2. Proyecto de electrificación de la Línea Roca.

El proyecto para electrificar los ramales urbanos del Ferrocarril General Roca, sedesarrolló a principios de la década de 1970, por un conjunto de empresas japonesas(JARTS) y argentinas (CONARSUD). El sistema seleccionado fue de 2 x 25 kV – 50 Hz conautotransformador (AT). El proyecto contemplaba la construcción de dos subestacionestransformadoras, para tracción y servicios auxiliares de señalamiento y fuerza motriz paralas estaciones, que debían recibir energía eléctrica de la red de suministro público de 132kV, administrada por SEGBA en aquel momento, y que hoy está concesionada a EDESUR.Ambas estarían emplazadas en las localidades de Temperley y Berazategui. A principios dela década de 1980 se concretó la primera etapa de electrificación, con los tramos PlazaConstitución – Temperley – Ezeiza/Glew, y se construyó la primera subestación en lasinmediaciones de la estación Temperley. Posteriormente se realizaron las extensiones entreGlew y Alejandro Korn, y Temperley – Claypole (esto en 1 x 25 kV). La segunda etapa nocomenzó hasta el año 2015. En octubre de 2017 se habilitó el servicio hasta La Plata, y enoctubre de 2018, la Vía Circuito, no estando previsto aún la electrificación desde Bosques aVilla Elisa. La segunda subestación, que estaba previsto construir en inmediaciones de laestación Berazategui, se reubicó en Quilmes debido a la falta de terrenos disponibles, entróen servicio a principios de 2019.

1.1.3. Historia del ramal La Plata a Brandsen.

“El ramal tiene una extensión de 44 km y fue construido en 1882 por el FerrocarrilOeste de Buenos Aires, propiedad de la Provincia de Buenos Aires, con el objeto de



conectar las vías del ferrocarril Sud en la estación Ferrari (hoy Coronel Brandsen) con lanueva capital provincial. Se inauguró y habilitó al servicio el 1° de Julio de 1883. En 1890 fuearrendado al Ferrocarril Buenos Aires al Puerto de la Ensenada. Este último fue a su vezadquirido en 1898 por el Ferrocarril del Sud, de capitales británicos, quien también habíaadquirido el ramal a la provincia ese mismo año. Pasó a ser parte del Ferrocarril GeneralRoca al nacionalizarse los ferrocarriles en 1948. La estación Ringuelet es intermedia de losservicios metropolitanos que presta Trenes Argentinos entre La Plata y Plaza Constitución.La estación Coronel Brandsen se encuentra activa para pasajeros en los servicios entrePlaza Constitución - Mar del Plata, y Alejandro Korn - Chascomús.” i

Mapa de los servicios suburbanos de la Línea Roca. ii

Ubicación del ramal entre La Plata y Brandsen.

Si bien el tramo comprendido entre Ringuelet y Brandsen se encuentra fuera deservicio desde la década de 1990, en el “Plan Operativo Quinquenal 2016 - 2020” publicadopor el Ministerio del Interior en el año 2015iii, se plantea la reapertura del ramal conservicios de coche motor diesel. A mediados del año 2017 el departamento de IngenieríaMecánica de la UNLP publicó un “Relevamiento del estado de situación”iv de la traza queincluye una descripción del estado general, las tareas que sería necesario ejecutar y unpresupuesto estimado para la reactivación del mismo.

1.2. Sistema, definiciones generales:

Antes de comenzar con el cálculo del proyecto, daremos algunas definiciones



básicas de la terminología empleada en las instalaciones ferroviarias.

1.2.1.Vías.v

Las vías férreas son el elemento esencial de la infraestructura ferroviaria y constan,básicamente, de carriles de acero apoyados sobre traviesas (durmientes) de madera, acerou hormigón, y que generalmente se disponen dentro de una capa de balasto. Constan deuna Infraestructura que es el conjunto de obras de tierra como ser plataformas,terraplenes, trincheras, túneles, puentes, viaductos, drenajes y pasos a nivel.

La Superestructura de la vía es el conjunto integrado por los carriles, contracarriles,las traviesas, las sujeciones, los aparatos de vía y el lecho elástico formado por el balasto.

1.2.2. Estaciones.

Las estaciones ferroviarias son las instalaciones donde los trenes parten y llegan. Engeneral sirven como acceso de pasajeros o cargas, en cuyo caso pueden albergar salas deespera, venta de pasajes, sanitarios, locales comerciales y gastronómicos, etc.

1.2.3. Señalamiento.

Es un área de la infraestructura que ejerce control sobre el tráfico para evitaraccidentes y lograr la circulación fluida y segura de las formaciones. Si bien existen diversossistemas diferentes entre sí, el señalamiento se conforma básicamente con indicadores tiposemáforo que permiten o prohíben la marcha de los trenes, según sean las condicionesoperativas de la vía. En algunos casos, permiten la marcha pero limitando la velocidad decirculación. Abarca, además de los semáforos, detectores de vía ocupada, barreras eindicadores fono luminosos en pasos a nivel, manejo de cambios de vía, enclavamientos, ysistemas de frenado automático.

1.2.4. Gálibo.vi

El término gálibo, designa las dimensiones máximas, tanto de altura como deanchura, que pueden tener todos los vehículos, y las mínimas que deben guardar lasinstalaciones próximas a ellos.

En ferrocarriles, indica la distancia mínima de paso que deben permitir los túneles,puentes y demás estructuras, y por tanto la cercanía máxima de postes, semáforos, señalesy resto de objetos contiguos a la vía. Se usa también para marcar la medida máxima de losvagones y vehículos. Dado que el gálibo puede verse como una norma de dimensiones paraevitar el choque de vehículos entre sí y de los mismos con el ambiente en el que semueven, se dice que los vehículos poseen gálibos máximos y los ambientes gálibosmínimos. Esto significa que ningún vehículo puede ser mayor que su gálibo máximoestipulado invadiendo la zona de estructuras, y que ninguna estructura puede invadir lazona de vías por debajo de un gálibo mínimo estipulado. Al mismo tiempo los gálibosmáximos y mínimos no coinciden, sino que están distanciados por un margen de seguridad.También se distingue entre gálibo estático y dinámico. El primero aplica para trenesdetenidos, mientras que el segundo contempla los desplazamientos horizontales y



verticales de las formaciones en movimiento, producto del sistema de suspensión y elestado de la vía.

1.2.5. Pantógrafo.

El pantógrafo es un mecanismo articulado que sujeta un patín, que capta la energíaeléctrica de la catenaria y la transmite a una locomotora u otro vehículo, para proporcionarfuerza de tracción y alimentar servicios auxiliares. Se sitúa en el techo de la unidad tractoray es regulable en altura de forma automática, para poder alcanzar la catenariaindependientemente de la altura a la que se encuentre el hilo de contacto aéreo. Paraevitar que el patín se desgaste en un sólo punto, la trayectoria de la catenaria se dispone enzig zag, de modo que vaya barriendo la mayor parte del patín provocando un desgasteuniforme en toda su superficie. El sistema articulado puede estar dispuesto en forma derombo o diamante, o en forma de brazo articulado. La presión necesaria sobre el hilo decontacto puede obtenerse de manera neumática o mecánica por medio de resortes.

Pantógrafo del mismo tipo que los utilizados en la línea Roca.vii

La altura de trabajo adoptada en la Línea Roca se muestra en el cuadro:

Elemento Catenaria Pantógrafo

Condición Altura de la líneade contacto (mm)

Altura de servicio(mm)

Desviación por oscilación delmaterial rodante (mm).

Máxima 5500 5950 208

Normal 5250 5250 191

Mínima 4850 4835 180



1.2.6. Catenaria.

Una catenaria es una curva ideal que representa físicamente la curva generada poruna cadena, cuerda o cable sin rigidez, suspendida de sus dos extremos y sometida a uncampo gravitatorio uniforme. En el ámbito ferroviario se denomina catenaria al conjunto decables aéreos de alimentación que transmiten energía eléctrica a las locomotoras ounidades motoras. Las tensiones de alimentación más comunes van desde 600 V a 3 kV encorriente continua, y entre 15 y 25 kV en corriente alterna. La mayor parte de lasinstalaciones funcionan con corriente continua o alterna monofásica, aunque existieronalgunas instalaciones de alterna trifásicas. En las instalaciones monofásicas, la corriente deretorno circula por los rieles. Para que el pantógrafo pueda tomar la tensión dealimentación, la Línea Aérea de contacto (LAC ó LC) debe aproximarse a una recta paralela ala vía. Para ello se tiende un cable llamado Línea de Sostén (LS), con forma de catenaria,sujeto a ménsulas apropiadas, y de este se cuelga la Línea de Contacto mediante péndolas,de manera que forme una recta. No obstante, se denomina catenaria a todo el conjunto delos cables alimentadores, apoyos y elementos de tracción y suspensión de los cables quetransmiten la energía eléctrica.

1.2.7. Líneas y niveles de tensión.

Paralelamente a las vías se montan cuatro líneas:· Una catenaria formada por la línea de sostén (LS) y la línea de contacto (LC)

que suministra energía a los trenes. El sistema de alimentación de tracción es del tipoautotransformador 2 x 25 kV. En la subestación, existen transformadores cuyo primario sealimenta en 132 kV, en el secundario entregan 50 kV nominales y poseen dos puntos deconexión, +25/-25 kV. En los autotransformadores distribuidos a lo largo de la vía, seconectan ambas líneas y un punto medio al riel. El tren se alimenta con +25 kV a través dela catenaria mientras la corriente retorna por las vías. Cada 10 km aproximadamente, seubica un autotransformador de relación 1:1, que conecta ambas líneas, con punto medio alriel. De esta manera la transmisión se realiza en 50 kV, minimizando las pérdidas y caídas detensión. Los niveles de tensión para tracción están estandarizados por las norma EN 50 124-1. En ella se establece que, para la tensión nominal de 25 kV ca, el máximo es de 27,5 kV.No obstante, como los coches de la línea Roca están diseñados para trabajar con un rangode tensión de entre 19 y 29 kV, y el equipamiento es de 33 kV, lo que se adopta este valorcomo límite.

· Una línea de alimentación (LA) que transmite energía entre losautotransformadores a 50 kV respecto de catenaria.

· Una línea trifásica de fuerza motriz para estaciones (LDF), comunicaciones yseñalamiento en 13,2 kV. En las estaciones se cuenta con suministro local de la empresadistribuidora de energía, y en caso de falla en la línea de fuerza, conmuta automáticamenteentre ambos.

· Una línea de protección (LP), que protege a las instalaciones ante descargasatmosféricas y está unida a los rieles, para mejorar la circulación de la corriente de traccióny reducir el efecto de las interferencias por inducción en líneas cercanas.



1.2.8. Subestaciones y AT (autotransformador).viii

La Línea Roca cuenta con dos subestaciones transformadoras principales que seconectan a la red de 132 kV en Temperley y en Quilmes. El dimensionamiento del proyectoprevé que si una de las subestaciones sale de servicio por cualquier causa, la restante seencontrará en condiciones de permitir, bajo determinadas restricciones, la prestación de unservicio de trenes eléctricos en todos los tramos de la red. Ambas cuentan con dostransformadores de potencia para tracción de 132/55/27,5 kV de 50 MVA (Temperley) y 30MVA (Quilmes), y transformadores para fuerza motriz en las estaciones y señalamiento de132/13,2 kV y 10 MVA.

Para atender los consumos de iluminación y tomas de fuerza en cada estación ydemás establecimientos operativos se instalarán transformadores de relación 13,2/0,4/0,23kV, y las potencias variarán entre 16 y 25 kVA según necesidad.

Para los equipos de señalamiento se instalarán transformadores monofásicos de13,2/0,11 kV, pudiendo ser de entre 3 y 25 kVA, según la necesidad.

Los transformadores de media tensión serán en aceite para instalación intemperie, osecos si se ubicaran en interiores.

Se instalarán cuatro autotransformadores de relación ±27,5/±27,5 kV y 3000 kVA alo largo de las vías, y aproximadamente cada 10 km.

1.2.9. Soportes.

Para la construcción de la línea se preferirá siempre que sea posible, la utilización depostes de hormigón, de sección cilíndrica. Fuera de la zona de andenes, las ménsulas ycrucetas estarán ubicadas directamente sobre el poste. En los lugares previstos para ascensoy descenso de pasajeros, los postes se ubicarán a mayor distancia respecto del eje de la vía, yutilizarán vigas reticuladas para soportar la catenaria.

1.2.10. Ménsulas.

Las ménsulas que soportarán la catenaria en general serán móviles, para compensar elmovimiento de los cables a causa de la temperatura. Llevan aisladores en su base, por lotanto todo el conjunto se encontrará al potencial de la línea.

La línea de alimentación de tracción estará suspendida de una cadena de aisladores,mientras que las líneas de 13,2 kV se montarán sobre aisladores de porcelana en crucetas dehierro galvanizado.

1.2.11. Aisladores.

Para el nivel de 25 kV será suficiente utilizar aisladores para una tensión de servicio de33 kV eficaces. Las ménsulas de catenaria estarán soportadas sobre aisladores de viga, deporcelana, y permitirán el movimiento de éstas por dilatación de la línea de sostén a causa devariaciones de temperatura.

Las demás líneas utilizarán aisladores tipo campana o pedestal de porcelana, tanto ensuspensiones como retenciones.



1.2.12. Interacción Catenaria Pantógrafo.

Un elemento fundamental en el diseño de una catenaria es la calidad de la toma decorriente, tanto en situación estática como a todas las velocidades de trabajo, y para ello esnecesario que el pantógrafo ejerza presión sobre la línea de contacto.

Existe un parámetro de diseño llamado elasticidad de la catenaria, que mide eldesplazamiento vertical de la línea de contacto en relación a la fuerza ejercida por elpantógrafo en movimiento (se mide en mm/kg), y que se establece en función de la máximavelocidad de circulación. En rigor, la elasticidad nunca es constante a lo largo del vano, por loque se mide la variación de elasticidad, designada como u.

Algunas de las variables que la determinan son la tensión mecánica de las líneas desostén y contacto, la disposición de las péndolas, la longitud de los vanos y la fuerza verticaldel pantógrafo sobre la catenaria. También se tiene en cuenta la influencia del viento. Debajode las ménsulas la elasticidad es menor que en el centro del vano, y como es deseable que lasea lo más homogénea posible, se recurre a diferentes maneras de ubicar las péndolas paraello. La fuerza que ejerce el pantógrafo es aproximadamente constante, y para que este seadapte rápidamente a los vaivenes verticales, es que se diseña con la menor masa posible.Como fuerza es igual a masa x aceleración, si la masa se reduce, la aceleración aumenta parala misma fuerza.

La fuerza de empuje del pantógrafo con la altura normal de servicio en la Línea Roca esde 5,5 kg.

En el libro “Líneas de contacto para ferrocarriles eléctricos” de SIEMENS, encontramosque la elasticidad es aproximadamente:

e ≈ ( )

donde:e es la elasticidad (mm/kg)l es la longitud del vano (m): 60kE es un coeficiente de diseño: 4Hcw es la tensión mecánica de la línea de contacto (kN): 9,8Hca es la tensión mecánica de la línea de sostén (kN): 9,8

Nos da un valor aproximado de:

e ≈

( , , ) = 0,76 mm/N

Si la fuerza es de 5,5 kg = 53,9 N

El desplazamiento vertical es de aproximadamente:

0,76 mm/N x 53,9 N = 41 mm

“La línea aérea de contacto debería diseñarse de forma que no presente más que unapequeña variación, u, de la elasticidad, e. La elasticidad e, expresada en milímetros por



Newton (mm/N), es la elevación dividida por el esfuerzo medido en el hilo de contacto. Encado vano hay un punto de elasticidad máximo y un punto de elasticidad mínimo. Los valoresde elasticidad deben ser valores estáticos. Estos valores describen la variación u:

u = áá

x 100 (%)

La elasticidad y su variación dependen de la configuración de la línea aérea decontacto. En el sistema de líneas aéreas de contacto se deben tener en cuenta los siguientesfactores principales:

- número de hilos de contacto y de catenaria- tensión mecánica de los hilos de contacto y de catenaria- longitud del vano- uso de cables en Y- tipo de soporte- tipo, número y posición de las péndolasSi no se realizan simulaciones dinámicas, el cliente puede especificar la elasticidad y la

variación. La elasticidad debería calcularse normalmente con un valor para la fuerza igualbien a la fuerza de contacto media a la máxima velocidad de la línea, o bien al doble de lafuerza de contacto estática.” ix

1.2.13. Normas consultadas:

· AEA 95301 - Líneas Aéreas Media y Alta Tensión.· EN 50119 - 2009 Sistemas de Catenaria.· EN 50122-1 Aplicaciones de ferrocarriles – Instalaciones fijas.· EN 50124-1 (niveles de tensión)· EN 50149 Líneas de Contacto.

1.2.14. Referencias:

i https://es.wikipedia.org/wiki/Ramal_ferroviario_Ringuelet-Coronel_Brandsenii https://mapas.owje.com/5356_mapa-de-la-linea-roca-area-metropolitana-de-buenos-aires-argentina.htmliii Plan Operativo Quinquenal 2016 – 2020, Nuevos ferrocarriles Argentinos, Operadora Ferroviaria.Ministerio del Interior y Transporte.iv Relevamiento del estado de situación, línea General Roca, ramal Ringuelet – Brandsen. IAME –Departamento de Mecánica - Facultad de Ingeniería – UNLPv Fuente. Manual Integral de Vías, NCA, 2014vi https://es.wikipedia.org/wiki/G%C3%A1libovii https://www.schunk-carbontechnology.com/es/productos/produkt-detail/cc_portfolioselektorcarbon/show/Produkt///pantografos-para-el-transporte-local/viiihttps://www.uec.gob.ar/uec2009/shared/uploads/web/filelibrary/CATENARIA%20Tomo%20II%20%20Publicado.pdfix Norma EN 50119, 2009, 5.2.2 página 22.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Capítulo IITrevolazavala – Baron 15

Capítulo II – Proyecto de la catenaria:

2.1. Proyecto.

Vamos a definir más precisamente los aspectos técnicos que atenderemos en elpresente proyecto. En primer lugar vamos a dimensionar una catenaria de 1 x 25 kV para lacirculación de un único tren que atenderá todo el recorrido, según veremos en la estimaciónde demanda y tráfico. En el cálculo mecánico de los postes está contemplada la línea dealimentación, para el sistema de 2 x 25 kV, por si se decidiera implementarla. En segundolugar, justificaremos el hecho de que no es necesario instalar autotransformadores mientrascircule un solo tren. No obstante, en los anexos presentamos brevemente el cálculo de losmismos en caso de que se requiriera aumentar el tráfico. Haremos los cálculos con unaformación CSR de origen chino, como las adquiridas por la empresa Trenes Argentinos en2013.

2.2. Justificación del tipo de catenaria.

En el libro “Líneas de contacto para ferrocarriles eléctricos” de Siemens, vemos unalista de los distintos sistemas de catenaria que pueden implementarse en función de lamáxima velocidad de circulación de los trenes, que en nuestro caso es de 120 km/h: vanomáximo de 80 metros, sin péndola en Y, con sustentador compensado, altura del hilo decontacto independiente de la temperatura.



La longitud del vano se determina en función de la máxima velocidad del tren, delviento y del radio de curva. A mayor longitud de vano, menos postes y reducción de costos,pero el hilo de contacto se desplaza más y reduce la calidad de toma de corriente. En lascurvas, la longitud del vano genera el desplazamiento horizontal del hilo de contactorespecto al centro de la vía. En el cuadro vemos los vanos que adoptan distintos países deEuropa, en función de la velocidad el viento y el radio de curva.

En la línea Roca se estableció en 60 m el vano máximo para vía recta. Para las curvas,los valores se muestran en la siguiente tabla:

Radio de curva Longitud del vano

R = ∞ (vía recta) 60R ≥ 1000 m 50

1000 m ≥ 500 m 40500 m ≥ 300 m 30

En la bibliografía mencionada vemos que la longitud mínima de una péndola para lavelocidad requerida es de 300 mm, y con una separación de 10 metros. La línea utiliza unaseparación de péndolas de 5 metros y la longitud mínima es de 150 mm. La desviación enzigzag será de +/- 150 mm en vía principal, y +/- 200 mm en curvas y vías secundarias



2.3. Condiciones de carga.

El nivel de ocupación de los trenes se define de la siguiente manera:

· AW0 = Coche vacío.· AW1 = Cantidad de pasajeros sentados y la tripulación.· AW2 = AW1 + 2 pasajeros parados por metro cuadrado.· AW3 = AW1 + 4 pasajeros parados por metro cuadrado.· AW4 = AW1 + 6 pasajeros parados por metro cuadrado.

2.4. Coches.

Veremos algunas características técnicas de los coches eléctricos considerados en elpresente proyecto. Los datos fueran extraídos del Manual Técnico escrito por el Sr. CarlosPisanoi, para Trenes Argentinos.

Los coches eléctricos de la Línea Gral. Roca, conocidos como EMU (Unidad EléctricaMúltiple), son de dos clases, coche motor, llamados MC1 y MC2, y remolcados, llamados R1y R2. Los coches motrices MC1 y MC2 poseen cabina de conducción con los controles detracción y freno, controles para la operación de la formación, pantalla, comando de luces,aire acondicionado, y convertidor de tracción, auxiliar y cargador de baterías. El coche R1,posee los pantógrafos por los que colecta la energía de catenaria, interruptores deaislamiento, pararrayos, VCB (interruptor al vacío de media tensión), transformador detracción, control de batería, control de compresor auxiliar (ACM) y compresor auxiliar,control de compresor principal y compresor principal, etc. Todos los coches poseencontrolador de freno (EBCU) y su correspondiente tablero de válvulas, gabinete eléctrico,gabinete de aire acondicionado y su equipo de aire acondicionado. El coche R2 no poseepantógrafos ni transformador de tracción.

Los coches pueden agruparse de las siguientes maneras:

Módulo de 3 coches: MC1-R1-MC2

Módulo de 4 coches: MC1-R1-R2-MC2

A su vez, ambos módulos pueden unirse para formar un tren con siete coches.

En el coche cabeza MC1 y MC2, se conviene en nombrar la parte delantera oextremo “1”, coincidente con la cabina de conducción. La parte trasera o extremo “2” es laopuesta. En los coches R1 y R2, la parte delantera o extremo “1” es la opuesta al gabineteeléctrico, y la parte trasera o extremo “2” la coincidente con el gabinete eléctrico. Losvehículos MC1 y MC2 en su respectivo extremo “1” posee para su acoplamiento mecánicoun sistema de acople semiautomático mientras que por el extremo “2” posee acoplesemipermanente. Los vehículos R1 y R2 en ambos extremos “1” y “2” poseen acoplesemipermanente. La conexión eléctrica se establece por el cable de puente que se fija entrelos coches. La función neumática se transmite a través de la manga entre los coches que sesirve para la conexión.



Generalidad del tren. Parámetros técnicos.

Tensión nominal: 25 kV – 50 Hz

Rango de tensión permitido: 19 kV ~ 29 kV – 49 ~ 51Hz

Dimensión total del cada coche (longitud entre acoples):

Coches extremos MC1 y MC2: 25,977mm

Coches intermedios R1 y R2: 25,420 mm

Longitud del módulo de 3 coches: 77,374 mm

Longitud del módulo de 4 coches: 102,794 mm

Ancho del coche a la altura de la plataforma: 3,214 mm

Altura entre el techo y la parte superior del rielcon ruedas nuevas: 4,211 mm

Altura del interior del salón de pasajeros (alturaentre la superficie del piso y la línea central deltecho del interior del coche):

2,200 mm

Altura mínima de la zona de pasajeros de pie: ≥1,900 mm

Altura entre la superficie del piso y el nivel delriel (funcionamiento en vacío, inflado total deresorte neumático, nueva rueda):

1,280 mm

Distancia entre centros de bogies: 17,500 mm

Distancia entre ejes de los bogies: 2,450 mm

Trocha: 1,676 mm

Tara de una tripla: 151,1 Tn

Tara de una cuádrupla: 191,6 Tn

Carga máxima por eje < 18,5 Tn

Carga nominal de pasajeros de una Tripla: 202,5 Tn

Carga nominal de pasajeros de una Cuádrupla: 260,6 Tn

Sobrecarga de una Tripla: 215,6 Tn

Sobrecarga de una Cuádrupla: 278 Tn

Peso por tipo de coche – condición AW0 (coche vacío)

MC1: 51 Tn



MC2: 50,9 Tn

R1: 49,1 Tn

R2: 40,6 Tn

Diámetro de rueda:

Rueda nueva 915 mm

Desgaste medio 880 mm

Desgaste máximo 845 mm

Velocidad máxima: 120 km/h

Equipos de potencia

Configuración del motor: Un conversor de tracción acciona 4motores asíncronos CA.

Configuración de transformador de tracción yconvertidor de tracción:

MC1 y MC2 está equipado conconvertidor de tracción. R1 estáequipado con un transformador detracción.

Pendiente máxima:

Línea principal: 3,27‰

Línea auxiliar 4‰

Tramo de coches: 1‰

Aceleración promedia de arranque: (0 - 30 km/h) ≥ 0,8 m / s 2

Características del freno del tren

Desaceleración promedio freno de servicio: (120 km/h - 0) 1,0 m/s 2

Desaceleración promedio freno de emergencia yel freno rápido: (120 km/h - 0) ≥ 1,2 m / s 2



Coche motor MC1 – MC2.

Coche remolcado R1.

Tripla.

Cuádrupla



2.5. Unifilar de tracción.

La catenaria es una línea de transmisión aérea, con la particularidad que permite lacaptación de energía de un vehículo en movimiento debajo de ella. En el diseño se busca laseguridad, la confiabilidad de la operación, y la economía y facilidad tanto de construccióncomo de mantenimiento, a fin de preservarla siempre en óptimas condiciones.

Nuestra catenaria recibirá energía desde la SE Quilmes, que alimenta la línea entreAvellaneda y La Plata. La conexión se realizará por medio de un interruptor en un puesto deseccionamiento a instalar en proximidades de la estación Ringuelet.

En condiciones normales, la alimentación proviene de la subestación Quilmes, y encaso de falla, podemos alimentarnos de SE Temperley. Cuando la frecuencia entre trenes eselevada, del orden de un tren cada 10 minutos, se instalan a lo largo de la línea puestos deautotransformador cada 10 a 15 kilómetros aproximadamente, para compensar las caídas detensión y reducir la circulación de corriente en los rieles. En nuestro caso no instalaremos losautotransformadores, ya que la caída de tensión está dentro de los límites establecidos.

En la imagen de abajo vemos el diagrama unifilar del circuito Plaza Constitución a LaPlata. La subestación Quilmes alimenta desde el PSA Avellaneda hasta La Plata, mientras queConstitución se alimenta de SE Temperley.

Unifilar de tracción



2.6. Cálculo de la demanda de pasajeros.

Las tres primeras estaciones, La Plata, Tolosa y Ringuelet, son compartidas con elservicio a Plaza constitución y se encuentran electrificadas y en servicio. Después deRinguelet se encuentran las estaciones José Hernández, Melchor Romero y Abasto, en lazona suburbana de La Plata y con una alta densidad poblacional. A partir de este puntocomienzan las zonas rurales dedicadas a cultivos. Las estaciones que siguen son Gómez yBrandsen, y entre ellas, dos apeaderos llamados km 65 y km 82, ubicados en la progresivacorrespondiente. Entre Ringuelet y Brandsen el ramal es de vía única. A modo de resumen,las distancias entre estaciones son las siguientes:

Estación Progresivaoriginal (km)

Distancia a próximaestación (km)

1 La Plata 52,83 2,282 Tolosa 50,55 3,023 Ringuelet 47,53 3,504 José Hernández 51,03 5,475 Melchor Romero 56,50 5,406 Abasto 61,90 3,747 km 65,635 65,64 7,808 Gómez 73,44 8,569 km 82 82,00 4,30

10 Brandsen 86,30 -

Veamos en primer lugar la cantidad de pasajeros que deberíamos transportar. Nosbasaremos en suposiciones ya que el servicio no se encuentra operativo y es difícil estimarqué nivel de uso tendrá. No obstante, comparando con el servicio entre La Plata y PlazaConstitución, se espera que tenga mucha aceptación por el bajo costo del pasaje, lavelocidad y la comodidad. Se estima que alrededor del 10% de las personas que viven enBrandsen se desplaza con frecuencia a La Plata para trabajar, estudiar, o concurrir a unhospital, entre otras, y se espera que esta proporción se mantenga en el futuro. Según unestudio publicado por el INDEC, la población de Brandsen en el año 2010 era de 26480personas. La proyección del crecimiento de la población hasta el año 2025 es de 33061personas, que representa un aumento del 25% en 15 años. Como la relación esaproximadamente lineal, podemos extrapolar y suponer que dentro de 30 años, en el año2049, la población sería de aproximadamente 44000 personas.

Para el año 2019 la población prevista es de 30597 personas. El 10% de la poblaciónserían unas 3060 personas. Para el año 2049, el 10% serían 4400 personas.

Como los transportes por autobús y automóvil seguirán en servicio, al suponer quetodas las personas se movilizan en tren, compensamos a las personas que utilizarían elservicio en las paradas intermedias.

Realizaremos el cálculo con las unidades eléctricas CSR que prestan servicio en laLínea Roca, las cuales pueden estar formadas por entre 3 y 9 coches, y cada coche puede



transportar un máximo de 220 personas, entre sentadas y de pie. Los coches se agrupan entriplas (tres coches) o cuádruplas (cuatro coches), pudiéndose utilizar como máximo trestriplas juntas. Cualquiera de las dos combinaciones está formada por dos unidades motorascon cabina de conducción en los extremos. La tripla posee un coche remolcado que lleva lospantógrafos y el transformador de tracción. En la cuádrupla se suma otro coche remolcadopero que solo lleva los servicios auxiliares de aire acondicionado e iluminación.

Para la situación actual consideramos el traslado de 3060 personas y una tripla, quepuede transportar hasta 660 personas. Por lo tanto: 3060/660 = 4,64 necesitamos de 5trenes diarios. Vamos a simular el tráfico para un solo tren que realiza el recorrido enambos sentidos. Como demostraremos más adelante, necesitamos unos 38 minutos pararecorrer la traza, incluido el tiempo de detención en las estaciones. Dejando 22 minutos demargen, suponemos que el tren demora una hora en hacer el recorrido en un sentido.Suponiendo que el primer tren saliera a las 6 am desde Brandsen, el próximo sale a las 7 amdesde La Plata, etc., mantenemos un tren cada 2 horas hasta las 20 hs. Para la situaciónfutura, supuesta dentro de 30 años, tendríamos: 4400/660 = 6,67. Necesitaríamos 7 trenesdiarios. Podemos agregar un coche remolcado y convertir la tripla en una cuádrupla. Eneste caso necesitaríamos 4400/880 = 5 trenes, igual que en la situación actual, con lo cualno sería necesario ampliar la instalación ni aumentar la frecuencia.

2.7. Cálculo de la demanda de potencia y energía.

Desarrollar un modelo realista del consumo de tres trenes circulando en una vía de44 km es una tarea compleja y está fuera del alcance de este trabajo. Para tener unaestimación de la energía necesaria modelaremos la marcha de un tren conociendo supotencia, su aceleración, velocidad y consumos de los servicios auxiliares.

Nuestro modelo consta de las siguientes suposiciones:a) Los servicios auxiliares y equipos de aire acondicionado funcionan en todo

momento a la máxima potencia.b) La máxima potencia del tren se desarrolla durante el arranque hasta

alcanzar máxima velocidad (punto 1 del gráfico).c) Alcanzada la máxima velocidad, se desconectan los motores de tracción y el

tren continúa en deriva por su propia inercia, quedando en marcha losservicios auxiliares (punto 2). En los puntos intermedios puede acelerar si esnecesario recuperar velocidad.

d) Durante el frenado los trenes entregan energía a la red por tener frenadoregenerativo (punto 3). Los frenos mecánicos se utilizan sólo cuando elregenerativo no es suficiente, o en emergencia.

e) En las estaciones solo consumen energía los servicios auxiliares y equipos deaire acondicionado.

Esta manera de operar se llama marcha ideal porque es la condición de menorconsumo posible.



La velocidad máxima en el ramal, es de 120 km/h por norma, y coincide con lamáxima velocidad de diseño de los trenes. La máxima aceleración es de 1,1 m/s2 porque esun valor aceptable para los pasajeros. No obstante, para la estimación de los tiempos deviaje, tomaremos como velocidades máximas 60, 90 y 100 km/h, según densidad depoblación, y los pasos a nivel de cada tramo.

Estación Kilometraje Velocidad máxima en el tramo(km/h)

1 La Plata 0 602 Tolosa 2,28 1003 Ringuelet 5,3 604 José Hernández 8,8 905 Melchor Romero 14,27 906 Abasto 19,67 1007 km 65,635 27,83 1008 Gómez 31,21 1009 km 82 39,99 100

10 Brandsen 44,07 0

Los tiempos de marcha contemplados son:a) Tramo Ringuelet – Hernández:

Distancia (D1) = 3500 m

V0 = 0 km/h

V1 = 60 x

x

= 16,67

a = 1,1 m/s2

Tiempo durante el cual acelera:

V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 15,15 s



El tren acelera durante la longitud de:

x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x1 = x 1,1 m/s2 x (15,15 s)2

x1 = 126 m

Tiempo durante el cual frena:

V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 15,15 s

El tren frena durante la longitud de:

x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x0 = − x (- 1,1) m/s2 x (15,15 s)2

x1 = 126 m

Los trenes circulan en deriva:

xd = 3500 m – 126 m – 126 m = 3248 m

t = xd / V

t = , /

= 195 s

Tiempo total de marcha más 30 s de detención en estación:

15,15 s + 195 s + 15,15 s + 30 s = 255,3 s = 4,25 minutos

b) Tramo Hernández – Romero:


V0 = 0 km/h

V1 = 90 x

x

= 25

a = 1,1 m/s2




V1 = V0 + a x t

t =

t = / , /

= 22,73 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x1 = x 1,1 m/s2 x (22,73 s)2

x1 = 284 m


V1 = V0 + a x t

t =

t = / , /

= 22,73 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x0 = − x (- 1,1) m/s2 x (22,73 s)2

x1 = 284 m


xd = 5470 m – 284 m – 284 m = 4902 m

t = xd / V

t = /

= 196 s


22,73 s + 196 s + 22,73 s + 30 s = 271,46 s = 4,53 minutos



c) Tramo Romero – Abasto:


V0 = 0 km/h

V1 = 90 x

x

= 25

a = 1,1 m/s2


V1 = V0 + a x t

t =

t = / , /

= 22,73 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x1 = x 1,1 m/s2 x (22,73 s)2

x1 = 284 m


V1 = V0 + a x t

t =

t = / , /

= 22,73 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x0 = − x (- 1,1) m/s2 x (22,73 s)2

x1 = 284 m


xd = 5400 m – 284 m – 284 m = 4832 m



t = xd / V

t = /

= 193 s


22,73 s + 193 s + 22,73 s + 30 s = 268,46 s = 4,48 minutos

d) Tramo Abasto – k 65:


V0 = 0 km/h

V1 = 100 x

x

= 27,78

a = 1,1 m/s2


V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 25,25 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x1 = x 1,1 m/s2 x (25,25 s)2

x1 = 351 m


V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 25,25 s




x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x0 = − x (- 1,1) m/s2 x (25,25 s)2

x1 = 351 m


xd = 8160 m – 351 m – 351 m = 7458 m

t = xd / V

t = , /

= 268 s


25,25 s + 268 s + 25,25 s + 30 s = 348,5 s = 5,82 minutos

e) Tramo k 65 – Gómez:


V0 = 0 km/h

V1 = 100 x

x

= 27,78

a = 1,1 m/s2


V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 25,25 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x1 = x 1,1 m/s2 x (25,25 s)2

x1 = 351 m




V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 25,25 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x0 = − x (- 1,1) m/s2 x (25,25 s)2

x1 = 351 m


xd = 3380 m – 351 m – 351 m = 2678 m

t = xd / V

t = , /

= 96,4 s


25,25 s + 96,4 s + 25,25 s + 30 s = 176,9 s = 2,95 minutos

f) Tramo Gómez – k 82:


V0 = 0 km/h

V1 = 100 x

x

= 27,78

a = 1,1 m/s2


V1 = V0 + a x t

t =



t = , / , /

= 25,25 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x1 = x 1,1 m/s2 x (25,25 s)2

x1 = 351 m


V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 25,25 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x0 = − x (- 1,1) m/s2 x (25,25 s)2

x1 = 351 m


xd = 8780 m – 351 m – 351 m = 8078 m

t = xd / V

t = , /

= 290,78 s


25,25 s + 290,78 s + 25,25 s + 30 s = 371,28 s = 6,19 minutos

g) Tramo k82 – Brandsen:


V0 = 0 km/h



V1 = 100 x

x

= 27,78

a = 1,1 m/s2


V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 25,25 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x1 = x 1,1 m/s2 x (25,25 s)2

x1 = 351 m


V1 = V0 + a x t

t =

t = , / , /

= 25,25 s


x1 = x0 + Vo x t + x a x t2

x0 = − x (- 1,1) m/s2 x (25,25 s)2

x1 = 351 m


xd = 4080 m – 351 m – 351 m = 3378 m

t = xd / V

t = , /

= 121,60 s




25,25 s + 121,60 s + 25,25 s + 30 s = 202,1 s = 3,37 minutos

EstaciónTiempo *(minutos)

tiempo(s)

distancia(m)

tiempo(s)

distancia(m)

tiempo(s)

distancia(m)

tiempo(s)

distancia(m)

tiempo(s)

distancia(m)

1 La Plata 3,03 15,15 126 122 2028 15,15 126

2 Tolosa 2,76 25,25 351 82 2283 28 386

3 Ringuelet 4,25 15,15 126 195 3248 15,15 126

4 José Hernandez 4,53 22,73 284 196 4902 22,73 284

5 M. Romero 4,48 22,73 284 193 4832 22,73 284

6 Abasto 5,82 25,25 351 268 7458 25,25 351

7 km 65,635 2,95 25,25 351 96 2678 25,25 351

8 Gomez 6,19 25,25 351 291 8078 25,25 351

9 km 82 3,37 25,25 351 122 3378 25,25 351

10 Brandsen - - -

Marcha constante Frenado a 0 km/hAceleración 0 a 100

km/hAceleración 0 a 60

km/hAceleración 0 a 90

km/h

*Contempla los 30 segundos de detención en la estación

Tiempo total (m) 37,4

Los trenes se detendrán por lo menos 30 segundos en cada estación. De estamanera necesitamos 38 minutos para recorrer los 44 km, y nos queda un margen de 22minutos para la inversión de marcha y para compensar las diferencias en los trenes reales,por cruces a nivel, reducción de velocidad en curvas y espera en el cruce de trenes. Conesto estimamos que un tren necesita aproximadamente una hora para ir de un extremo delrecorrido hasta el otro, y estar listo para regresar.

2.8. Estimación de la demanda de energía eléctrica para tracción

Para calcular la energía consumida por un tren utilizamos la siguiente fórmula:

E = c x p x N x L x

Dónde:C = es el consumo específico.P = peso de cada coche en tn.N = es el número de coches.L = es la longitud del tramo.

La distancia promedio entre estaciones es:



El concepto de Consumo Específico

, varía con la distancia entre estaciones

según la siguiente curva (tomamos la distancia promedio):

Lprom = , , , , , , , = 5,54 km

C = 38,5

E = 38,5

x 65 tn x 3 x 39 km x

= 292,8 kWh

2.9. Disponibilidad de potencia en la Subestación.

En una hora pico, entre Avellaneda y La Plata, y Avellaneda y Bosques vía Quilmes,tenemos 10 trenes simultáneos. Considerando el caso más desfavorable, y que estánacelerando, suman una potencia de 10 x 2500 kVA = 25 MVA. En el ramal objeto de nuestroproyecto tendremos un único tren, y la demanda sería de 25 MVA + 2,5 MVA = 27,5 MVA. LaSE Quilmes cuenta con dos transformadores de 30 MVA, o sea que estaríamos consumiendoun 92% de la potencia nominal de uno de los transformadores.

2.10. Caídas de tensión.

Inicialmente realizamos los cálculos utilizando autotransformadores. La caída detensión es prácticamente nula. Mientras en Ringuelet tenemos 25 kV, en el otro extremo, enBrandsen, con el tren acelerando, tenemos 24,32 kV. Esto representa 2,71%. Mostramos elcálculo en el anexo I.

Demostraremos la caída de tensión sin autotransformador.



El tren es una carga monofásica que se alimenta a 25 kV desde la catenaria a través delpantógrafo, retornando la corriente por los rieles. La tensión de catenaria proviene de lasubestación, el retorno se toma del punto medio de los autotransformadores ubicados en eltramo Quilmes – La Plata. La distribución de corrientes para nuestro tren se muestra en elsiguiente gráfico.

La corriente que circula por un tren es:

I =

Cuando está acelerando la corriente es máxima, y será:

I =

= 100 A

En deriva se desconectan los motores y sólo hay consumo de los servicios auxiliares. Se

reduce a aproximadamente un 20% de la máxima:

I = ,

= 20 A

Durante el frenado, entrega:

I =

= 100 A

Detenido en una estación, IDEM deriva:

I = 20 A

50 kV

25 kV



Los valores de impedancia del circuito de alimentación se obtienen sumando en serie

la impedancia por kilómetro de la catenaria y la de los rieles, y multiplicándolos por la

distancia en km entre el tren y el punto de conexión “C” en Ringuelet. Si el tren se encuentra

en el punto “D”, la impedancia de alimentación es Zal = (ZL + ZV) x L1, y la tensión en D es UD =

C – I x (ZL + ZV) x L1.

El factor de potencia varía con la posición del tren, y modifica la caída de tensión.Fijamos su valor en 0,8 para calcular la caída de tensión por unidad de corriente y porkilómetro.

Para la catenaria simple los valores de impedancia son:

En la línea de contacto:

ZL = 0,0739 + j 0,1205 Ω/km

En los rieles:

ZV = 0,1852 + j 0,4542 Ω/km

Zal = (0,0739 + 0,1852) + (j0,1205 + j0,4542) Ω/ km

Zal = (0,2591) + (0,5747) Ω / km

Zal = 0,6319 Ω / km



Zmax = 0,6319 Ω / km x 39 km = 24,64 Ω

UD = C – I x Z x L1

UD = 25000 V – 100 A x 0,6319 Ω / km x 39 km

UD = 22536 V

ΔU = I x Z x L1

ΔU = 100 A x 0,6319 Ω / km x 39 km

ΔU = 2464 V

ΔU% = x 100 %

ΔU% = x 100 %

ΔU% = 9,86 %

En la situación más desfavorable, con el tren en el extremo Brandsen y acelerando,la caída de tensión es de aproximadamente 2,46 kV y estamos dentro del margen deoperación, con 22,54 kV. Debemos recordar que este cálculo supone que tenemos 25 kV enRinguelet, pero este valor puede ser más alto, entre 26 y 27 kV.

Por lo dicho, la catenaria debería ser capaz de suministrar 100 A en la situaciónactual. Si en el futuro tuviéramos 2 trenes simultáneamente en dos puntos de la línea,debería suministrar 200 A. La línea de contacto a utilizar de 110 mm2 puede transportar demanera continua hasta 780 A. Considerando que la línea de sostén (carga de rotura mayora 3900 kg), de acero y 90 mm2, se tiende en paralelo, la capacidad de transporte decorriente aumenta, con lo cual en caso de ampliar la demanda, no es necesario cambiar losconductores.

2.11. Distancias mínimas a partes con tensión.

La norma europea UN 50122-1 del año 1997, regula las medidas de protecciónrelacionadas con la seguridad eléctrica y la puesta a tierra. Ella establece que la proteccióncontra contactos directos será mediante distancias, o mediante obstáculos.

En lo referente a partes activas que estén por encima del nivel del suelo, en elexterior de los vehículos, como en zonas de espera de pasajeros, debe guardarse unadistancia de seguridad mínima de 3,50 m.

En cruces de calles o rutas, la distancia mínima de la línea de contacto aérea y los



alimentadores asociados debe ser de 5,50 m, desde la superficie de la calle hasta el puntomás bajo de la línea. En cuanto a la distancia desde el punto más alto de los vehículos quetransiten debajo de la línea, hasta la parte con tensión, podrá ser de 0,50 m siempre que seinstale una barrera, un obstáculo rígido o un cable fijado firmemente y con una señal deadvertencia que lo haga visible (5.1.2.3). La distancia mínima con árboles y arbustos será entodos los casos de 2,50 m (5.1.2.5).

Los obstáculos sólo se utilizarán cuando las distancias mínimas no puedan sermantenidas, y deberán estar conformadas por paredes sólidas o puertas de pared de sólida,o mallas de material conductor puestas a tierra, con una sección máxima de 1200 mm2, queequivale a cuadrados de aproximadamente 35 x 35 mm. La norma prohíbe el uso demateriales no conductores recubiertos con plástico (5.1.3.1.1). La distancias mínima entreobstáculos y partes activas será de 30 mm en paredes o puertas sólidas, y 100 mm cuandose trate de mallas (5.1.3.1.2).

En lugares donde hubiera partes activas a nivel del suelo, al lado de superficies deespera, se deberán separar con malla conductora puesta a tierra, de una altura no inferior a1,80 m, y una separación mínima de 0,60 m entre la malla y la parte activa. La normaestablece otras alternativas cuando estas medidas no pudieran observarse.

En estructuras donde fuera posible escalarlos, y que se aproximen peligrosamente apartes activas, la autoridad del ferrocarril puede especificar si es necesario equipar lasestructuras con dispositivos antiescalada.

La norma EN 50119 (2009) estipula para un nivel de tensión de 25 kV una distanciamínima de aislamiento de 270 mm para la condición estática, y 150 mm para la dinámica.No obstante, estas distancias pueden reducirse o aumentarse en función de otrosparámetros como la humedad ambiente, contaminación, temperatura, presión atmosférica,etc.

Para las partes bajo tensión entre dos fases con una diferencia de 180° y tensiónrelativa de 50 kV, establece una distancia de 540 mm para el caso dinámico, y 300 para elestático.

2.12. Cadena de aisladores de suspensión.

Por el nivel de tensión es suficiente utilizar 3 aisladores. Para una cadena de

suspensión, el número de aisladores necesarios es:

N = + 1

Siendo Un la tensión nominal en kV.

N = + 1 = 2,67

Utilizaríamos 3 aisladores.La circulación de locomotoras diesel, la presencia de polvo u hollín, contaminará el

sistema de catenaria, reduciendo la aislación y provocando descargas de fuga. Estas



descargas causan ruidos molestos que pueden perturbar a los habitantes que viven en lasinmediaciones de la línea por lo que sería necesario realizar una limpieza frecuente de losaisladores. Con el objeto de reducir costos de mantenimiento se adopta la instalación de uncuarto aislador en la cadena de suspensión.

2.13. Puesta a tierra del sistema de tracción.

Para mitigar el efecto de las corrientes vagabundas por fuga a tierra, no se pondrána tierra los rieles. Sólo se aislarán con el apoyo sobre un lecho de balasto, y se conectarán ala línea de protección cada 5 km, esto es en cada AT y a mitad de camino entre ellos. En losAT se colocarán descargadores para sobretensiones de origen atmosférico, y dónde existariesgo de contacto directo se utilizará cable aislado para el nivel de 3,3 kV.

El nivel básico de aislación (NBA/BIL) del sistema catenaria de 25 kV para el sector yaelectrificado es de 200 kV, y de 95 kV para la red de 13,2 kV.

2.14. Calidad de la toma de corriente.

Generalidades y fuerzas de contacto.La norma EN 50119 2009 establece que el diseño de los pantógrafos debe asegurar

una adecuada toma de corriente, minimizando el desgaste de la línea de contacto y de lasbandas de frotamiento. Las fuerzas de contacto deben considerar los desplazamientosverticales de los trenes por causa de la vía, y el efecto aerodinámico a la máxima velocidad.La fuerza de contacto máxima, para velocidades de hasta 200 km/h en corriente alterna esde 300 N, y la mínima basta con que sea positiva.

La pérdida de contacto entre las bandas de frotamiento y la línea de contactoproduce arcos eléctricos que aumentan el desgaste de ambos componentes.

2.15. Selección y verificación de conductores de líneas de contacto y sostén.

a) Línea de contacto.

La Línea Roca utiliza para tramos como el presente, sustentador de 90 mm2 e hilo decontacto de 110 mm2. En el siguiente cálculo extraído del libro de Siemens, vemos que lanorma EN 50119 2009 establece que el esfuerzo de tracción admisible de la línea de contactose calculará multiplicando la carga mínima de rotura por un coeficiente de seguridad η nosuperior a 0,65 y otros coeficientes que son:

σw = σmín x η x Ktemperatura x Kdesgaste x Khielo_viento x Kesfuerzo x Kfijación x Ksoldadura

· Ktemperatura: para cable de cobre vale 1,0 si la temperatura máxima es ≤ 80°C, y 0,8 si t =

100°C

La temperatura máxima de servicio admisible es de 90°C, 45°C ambiente + 45°C de



sobreelevación, para la corriente nominal de 780 A. Interpolando, Ktemperatura= 0,975

· Kdesgaste = 1 – x donde x es el desgaste admisible en tanto por ciento / 100.

Para x = 0,3 K = 1 – 0,3 = 0,7

· Khielo_viento: para líneas de contacto y catenaria de tensado automático vale 0,95 si

consideramos hielo y viento, y vale 1,00 si sólo consideramos viento.

· Kesfuerzo: viene especificado por el fabricante. Salvo caso contrario, se le asigna valor 1,0.

· Kfijación: es igual a 1,00 si la fuerza de fijación de los herrajes es igual o mayor al 95% de la

resistencia a la tracción del hilo de contacto.

· Ksoldadura: es igual a 1,00 si no se realizan soldaduras. Caso contrario debe ser igual a la

relación de la resistencia a la tracción de las juntas por soldadura y la mayor resistencia a

la tracción del hilo de contacto.

Tomamos K = 0,95

Tensión mínima de rotura 3900 kg

σw = 3900 kg x 0,65 x 0,975 x 0,7e x 1,00 x 1,00 x 1,00 x 0,95

σw = 3900 kg x 0,4214 = 1644 kg

Tensión máxima de trabajo 1000 kg < 1644 kg

Para velocidades de hasta 100 km/h las líneas de sostén y contacto deben tensarseautomáticamente.

La desviación horizontal del hilo de contacto debe ser tal que no sea posible que elcable de contacto se separe de la cabeza del pantógrafo. Se debe considerar la influenciadel viento y las distancias mínimas de aislamiento.

En cuanto a la variación de la altura del hilo de contacto, la norma establece comovalores máximos, para velocidades de hasta 100 km/h, un gradiente máximo de 1/167, 6‰,y una variación del gradiente máxima de 1/333, 3‰.

La altura mínima del cable de contacto debe ser siempre mayor que la envolventemáxima (definida en el gálibo), considerando la distancia de aislamiento en el aire y a alturamínima de trabajo del pantógrafo.

b) Línea de sostén.

Carga de tracción admisible para la línea de sostén.

Fw = Fmín x η x Ktemperatura x Khielo x Kviento x Kesfuerzo x Kfijación x Kcarga



· Ktemperatura: ídem anterior, Ktemperatura= 0,975

· Kviento: para tensado automático y velocidad de viento mayor a 100 km, Kviento = 0,95

· Khielo: para tensado automático, Khielo = 1,00

· Kesfuerzo: viene especificado por el fabricante. Salvo caso contrario, se le asigna valor 1,00.

· Kfijación: es igual a 1,00 si la fuerza de fijación de los herrajes es igual o mayor al 95% de la

resistencia a la tracción del hilo de contacto.

· Kcarga: es el efecto de las cargas verticales sobre la línea de sostén se define como Kcarga =

0,80

Tensión de rotura ≥ 12200 kg

Fw = 12200 kg x 0,65 x 0,975 x 0,95 x 1,00 x 1,00 x 0,95 x 0,80

Fw = 12200 kg x 0,4576 = 5582 kg

Tensión máxima de trabajo 1000 kg < 5582 kg

2.16. Configuración del poste.

Vamos a exponer los criterios seguidos en la elección y dimensionamiento de lospostes. Haremos los cálculos para postes cilíndricos troncocónicos de hormigón, porqueson los más económicos, desestimaremos las columnas metálicas ya que sufren corrosióndebido a la humedad del ambiente y modelaremos la traza como un terreno llano, singrandes pendientes y en línea recta. El nivel de tensión es de ± 27,5 kV para tracción, y 13,2kV para la línea de fuerza.

En primer lugar, debemos saber que tenemos 5 líneas distintas distribuidas en 3ménsulas, montadas en los postes de suspensión:

· La línea de sostén (LS), de acero y 90 mm2 que sostiene a la de contacto.

· La línea de contacto (LC), de cobre y 110 mm2 que transmite energía alpantógrafo del tren.

· La línea de alimentación (LA), de aleación de aluminio y 70 mm2 que es unfeeder negativo a -27,5 kV.

· La línea de protección (LP), de aleación de aluminio y 120 mm2, que funcionacomo hilo de guardia.

· La línea de fuerza (LDF), de aleación de aluminio y 70 mm2 trifásica en 13,2 kV.



Configuración del poste de suspensión.

2.17. Configuración de ménsulas.

La ménsula de catenaria está formada por dos aisladores soporte de porcelana y unjuego de tubos de aluminio y morsetería. Además, los soportes que la sujetan al poste sontipo bisagra para permitir el movimiento longitudinal por dilatación o contracción de laslíneas, a causa de los cambios de temperatura:

Ménsula de suspensión.



Aisladores cerámicos para tubos de aluminio.

Imágenes extraídas del catálogo de productos Siemens (2010)

Las ménsulas de las líneas de fuerza, alimentación y protección se fabrican con perfilde hierro en ángulo.

Las líneas de sostén y contacto se disponen como en la figura, unidas mediantepéndolas de acero de diámetro ¾ de pulgada:



Detalle de péndola de suspensión.

Las líneas de alimentación y protección utilizan cadenas de aisladores de suspensión,

de porcelana. La cadena de la línea de alimentación es de 5 aisladores. La de protección es de

un aislador.

Aislador campana para línea de alimentacióny protección.

Aislador pedestal para línea de fuerza.

Las superficies expuestas al viento en los conductores a lo largo del vano, sobreménsulas, aisladores y el propio poste se resumen en las siguientes figuras:



Carga de viento transversal a la línea.



Carga de viento en el sentido de la línea.

Los postes soportan dos clases de esfuerzos, aquellos producidos por el peso propio delas ménsulas, aisladores, conductores y cualquier otro equipamiento que cuelgan de ellos, ylos esfuerzos a causa del viento. Es justamente la fuerza del viento la más importante a teneren cuenta, sobretodo el viendo tiene sentido transversal a la línea. La combinación de estosesfuerzos se traduce en flexiones y torsiones que se aplican al poste.



Peso propio de conductores, ménsulas y aisladores.

La longitud de los vanos se ha determinado experimentalmente en diferentes paísesatendiendo a las características climáticas (viento) y geográficas (tipo de suelo). Aclaramosque las dimensiones de la línea Roca corresponden a un diseño japones, desarrollada para



resistir sismos, e implantarse en terrenos rocosos. No obstante, por el tipo de suelo y clima,nuestro cálculo se asemeja al de los países Europeos. Veremos la secuencia de cálculo paraun vano recto de 60 metros.

El cálculo completo para un ramal ferroviario es más extenso, en virtud de losaccidentes geográficos, curvas, pendientes, estaciones, puentes, túneles, etc. que existen. Enrigor, vamos a tener 4 tipos de poste y 4 longitudes de vano diferentes, un total de 16combinaciones, cada una con la misma secuencia de cálculo. Uno de ellos es el poste desuspensión que vemos en las imágenes anteriores. En el centro del cantón existe unaretención para las líneas de sostén y contacto, que permite el ajuste con los contrapesos, yque se conforma con una viga de reticulado y riendas. Y en los extremos de cantón tenemosel poste que sujeta a los contrapesos, y, antes de ese, un par de postes con dos ménsulas, lade fin de cantón, y la de inicio del cantón siguiente.

Postes de centro de cantón, con retención.

Poste con dos ménsulas.



El hilo de contacto no sigue la línea recta del riel, sino que tiene un zigzag odescentramiento para que el desgaste del pantógrafo sea más lento y uniforme. El valor deldescentramiento en vía recta será de ± 150 mm, y en las curvas podrá ser de hasta ± 200mm. En los seccionamientos se podrá llegar a valores mayores, sin sobrepasar los límites delpatín de pantógrafo. A causa de este descentramiento, en los vanos rectos las ménsulas sonde dos tipos, una más corta y una más larga, y se alternan como puede verse en el siguientegráfico:

Llamaremos ménsula A (la más corta) a la que ejerce un tiro del poste hacia el centrode la vía y llamaremos ménsula B a aquellas que empujan en sentido contrario. Las ménsulasA y B son ligeramente diferentes:

Ménsula tipo A.



Ménsula tipo B.

La tensión mecánica de la catenaria es de 2000 kg, que se reparten 1000 kg en la líneade sostén y 1000 kg en la línea de contacto. El ángulo que forma la línea de contacto con eleje de la vía a causa del descentramiento es de aproximadamente de 17´ 11´´ ó 0,29°. El tiroque ejerce dicha línea sobre la ménsula puede calcularse de la siguiente manera:

Suponiendo que la línea de contacto es la hipotenusa de un triángulo rectángulo, ysiendo sus catetos el descentramiento y el eje de la vía, obtenemos el tiro de medio vano, yaque el otro medio vano empuja en sentido contrario. Luego sumamos el tiro del otrosemivano.

En un semivano:

Eje de la vía: 30000 mm

Descentramiento: 150 mm

θ = tg-1( í

) = tg-1(

) = 0,287° = 17´ 11´´ ≈ 0,29°

Tiro resultante (Tr) de un semivano:

Tr = T sen θ



Tr = 1000 kg sen 0,29° = 5,06 kg

Si sumamos el tiro de dos semivanos:

Tr2 = Tr x 2 = 10,12 kg

2.18. Características y dimensiones de los cables:Lí

nea

deso

stén

Líne

ade

cont

acto

Líne

ade

alim

enta

ción

Líne

ade

prot

ecci

ón

Líne

ade

Fuer

za

Mot

riz

Material Acero CobreAleación de

aluminio

Aleación de

aluminio

Aleación de

aluminio

Sección (mm2) 90 110 185 120 3 x 70

Diámetro (mm) 12,70 12,34 17,64 14,30 12,80

Peso específico

(kg/m)0,780 0,578 0,506 0,335 0,190

Longitud del

vano (m)60

Peso (kg) 46,80 34,68 30,36 20,10 34,20

Area transversal

(m2)0,762 0,740 1,058 0,429 2,304

Flecha máxima

(m)0,72 0 0,42 0,70 0,70

Área

longitudinal (m2)0,009 0,0001 0,007 0,010 0,027

2.19. Descentramiento en las curvas.

En las curvas no se ejecuta el descentramiento alternando ménsulas diferentes, sinoque se genera por la disposición de los postes, como se ve en el gráfico de abajo. El radiomenor es el más desfavorable porque genera el mayor tiro transversal a la línea. Calculamoscon los postes del lado externo a la curva, por ejercer el esfuerzo más desfavorable.



La línea de fuerza tiene su poste de retención separado de la catenaria, con una

estructura de doble poste.

En los anexos, al final del proyecto, se encuentran los cálculos de todos los postes. Alfinal del capítulo enumeramos la cantidad de postes a utilizar y su resistencia mecánica.

Vamos a modelar el recorrido como un terreno llano, sin grandes pendientes. Aunqueno contamos con la altimetría de la zona consideremos que La Plata se encuentra a 26metros sobre el nivel del mar, y Brandsen a 17 metros. Suponiendo una pendiente constantetendríamos:

Pendiente: ,

= ,

= 0,204 m/km = 0,2 ‰



Ejemplo de cantón.

Imagen de un tensor a polea Siemens.ii



2.20. Estados climáticos.

Las condiciones climáticas a considerar para el cálculo están definidas como zona C enla “Reglamentación para Líneas Eléctricas Aéreas Exteriores” de la Asociación Electrotécnicaargentina (AEA 95301): “zonas llanas, poco onduladas con obstrucciones dispersas tales comocercas, árboles o construcciones muy aisladas, con alturas entre 1,5 y 10 m. Por ejemplocampo abierto, granjas o sembrados. Esta exposición es la representativa del terreno deaeropuertos donde son efectuadas las mediciones de la velocidad de viento”.

Las características de los estados climáticos a considerar son:

Estado climático Temperatura Velocidad delviento Manguito de hielo Observaciones

I -10 °C - No se considera Temp. mínimaII 10 °C 130 km/h No se considera Viento máximoIII -5 °C 50 km/h No se considera Viento medioIV 50 °C - No se considera Temp. máximaV 15 °C - No se considera Temp. media

Siendo los estados II y IV los determinantes en el cálculo, por considerar la máximatemperatura y el viento máximo. La velocidad de los trenes no debe verse restringida por elcomportamiento de la catenaria. Cuando el viento superara los 100 km/h se activará unaalarma y se detendrán automáticamente, ya que el balanceo de la línea de contacto noasegura una buena toma de corriente.

La catenaria está formada por cantones superpuestos en los extremos. Un cantón esun tramo de catenaria retenido en el centro y en cuyos extremos cuenta con algún tipo desistema autoajustable, generalmente contrapesos y poleas (en vías secundarias puedeutilizarse un sistema a resorte), para absorber las dilataciones y contracciones longitudinalesde los cables a causa de los cambios de temperatura. Su longitud máxima está estipulada en1600 metros, para mantener la elasticidad dentro de los límites necesarios. El solapamientode sus extremos debe hacerse de manera tal que el tren pase suavemente entre ellos sin quese vea afectada la marcha.

En el centro del cantón tendremos dos postes de retención, con una viga de aceroreticulada y riendas. En los extremos de cantón tenemos dos postes de suspensión con dosménsulas, una de cada cantón, y dos postes con una ménsula, y que cuentan concontrapesos a polea y rienda, para mantener la tensión mecánica de la línea. En el restotendremos postes de suspensión con una ménsula, excepto en las estaciones, dondetendremos vigas de reticulado sobre dos postes. Las ménsulas de la línea de fuerza motriz semontan en los mismos postes que la catenaria, excepto en las retenciones, en las que secolocará un poste doble con dos vínculos. Los vanos rectos serán de 60 metros, mientras queen las curvas se reducirán en función del radio, y podrán ser de 50, 40 ó 30 metros, cuidandoque la diferencia entre vanos contiguos no supere 10 metros.

La línea desde Ringuelet a Brandsen se alimentará desde una fase, pudiendo conmutara la otra en caso de falla, en el nuevo puesto de seccionamiento auxiliar Ringuelet. Elseccionamiento y la conexión se efectúan desde los seccionadores e interruptores ubicados



en la subestación, y en los puestos de seccionamiento. En los puntos donde se encuentrendos fases distintas se instalará una sección neutra de material aislante de 8 metros.

2.21. Cálculo de esfuerzos sobre el poste.

En el cálculo de la fuerza del viento, los vanos se consideran como dos semivanos, estose debe a que tomamos el poste entre dos medios vanos y la fuerza aplicada a cada lado. Así,cuando en las fórmulas veamos (2 x (FLS + FLC), querrá decir que multiplicamos x 2 la fuerza deviento sobre un semivano de la línea de sostén (FLS), y un semivano de la línea de contacto(FLC).

Por ejemplo:

Ft = (2 x (FLS + FLC) + aisl. + mens.) + ((2 x FLA) + aisl. + mens.) + ((6 x FLDF) + (3 x aisl.) + mens.) + (2

x FLP) + aisl.) + FMORS. + FPÉND. + FP

La fórmula se lee de la siguiente manera:

Ft: Fuerza total del viento.

(2 x (FLS + FLC) + aisl. + mens.): fuerza de viento sobre dos semivanos de línea de sostén ycontacto + fuerza de viento sobre aisladores y ménsula.

((2 x FLA) + aisl. + mens.): fuerza de viento sobre dos semivanos de línea de alimentación +aisladores + ménsula.

((6 x FLDF) + (3 x aisl.) + mens.): fuerza de viento sobre seis semivanos de línea de fuerza + 3aisladores + ménsula.

(2 x FLP) + aisl.): fuerza de viento sobre dos semivanos de línea de protección + aisladores.

FMORS.: fuerza de viento sobre la morsetería.

FPÉND.: fuerza de viento sobre las péndolas

FP: fuerza de viento sobre el poste

La fuerza del viento surge de la siguiente expresión:

F = C × k × (V²/16) × S

Donde:

F es la fuerza del viento y se mide en kg.

C se denomina coeficiente de presión dinámica.

k es un factor que contempla la desigualdad del viento a lo largo del vano.

V es la velocidad del viento en m/s.



S es la superficie en m2

Ejemplo: debido a lo irregular de la forma del aislador campana, se simplifica el cálculosuponiéndolo como un triángulo, cuya base es el diámetro (255 mm) y su altura, el paso (146mm):

S = b x h/2 = 0,255 m x 0,146 m/2 = 0,0186 m2

Para un viento máximo estimado de 130 km/h (36,11 m/s), la fuerza del viento sobreun aislador es:

F = C × k × (V²/16) × S

F = 1 x 1 x ((36,11 m/s)2/16) x 0,0186 m2 = 1,516 kg

Para calcular la fuerza sobre el poste necesitamos conocer su superficie:

F = C × k × (V²/16) × [ x hp x (2 x d0 + d2)]

Dónde:

hp: es la altura libre del poste, que corresponde a la altura total menos la parte empotrada.

2 x d0: es dos veces el diámetro en la cima.

d2: es el diámetro en la base, a la altura del suelo.

En nuestro caso, la altura libre hp será de 9,7 metros. En la fundación se entierra el10% de la longitud del poste, por lo tanto, la altura total del mismo será:

H =,

=

H = , ,

= 10,78 m

Como los postes se fabrican de a medio metro, utilizaremos uno de 11m.

Buscamos las características del poste de una tabla ofrecida por un fabricante (Prear).Para nuestro poste, el diámetro en la cima: 0,340 mm

El diámetro en la base surge de conocer la conicidad del poste. Esta aumenta a razónde 15 mm por cada metro de altura. Así, si el diámetro en la cima es de 0,340 m, en la baseserá:

d2 = d0 + (conicidad x altura)

d2 = 0,340 m + (0,015 mm x 9,7 m) = 0,486 m

El área del poste expuesta al viento es:



S = (( ) )

S = , (( , ) , )

S = 1,885 m2

El centro de masa es:

hcgp = (( ) ) ( )

hcgp =( , ) , ,

( , , )

hcgp = 4,57 m

Y la fuerza sobre el poste será (el coeficiente de presión dinámica vale C = 0,7):

F = 1 x 0,7 x ((36,11 m/s)2/16) x [ x 9,7 m x (2 x 0,340 m + 0,486 m)] = 107,49 kg

Se muestran los valores de fuerza de viento para un vano de 60 metros. Los cálculos seencuentran en los anexos.

Viento transversal Viento longitudinal

Fuerza sobre ménsula de LS/LC 3,23 kg 30,56 kg

Fuerza sobre ménsula LA 0,08 kg 6,88 kg

Fuerza sobre ménsula LDF 0,08 kg 8,02 kg

Fuerza sobre péndolas 5,66 kg 5,66 kg

Fuerza sobre un semivano LS 23,29 kg 0,56 kg

Fuerza sobre un semivano LC 22,63 kg 0,01 kg

Fuerza sobre un semivano LA 32,35 kg 0,45 kg

Fuerza sobre un semivano LP 26,22kg 0,61 kg

Fuerza sobre un semivano LDF 23,47 kg 0,55 kg

2.22. Cálculo de los postes de suspensión de una ménsula para un vano de 60 metros.

Consideramos las hipótesis normales 1 y 2, y la extraordinaria 1.

Hipótesis normal 1:

· Cargas permanentes.



· Cargas adicionales (Si existen).

· Carga del viento máximo en dirección del eje de los travesaños (ménsulas y/o

crucetas) sobre el poste, los elementos de cabecera y sobre los cables de las

semilongitudes adyacentes.

Fuerza total de carga de viento en dirección transversal a la línea (Fv). Es la suma de la

fuerza de viento sobre cada uno de los elementos de la línea:

Fv = (2 x (FLS + FLC) + aisl. + mens.) + ((2 x FLA) + aisl. + mens.) + ((6 x FLDF) + (3 x aisl.) +

mens.) + (2 x FLP) + aisl.) + FMORS. + FPÉND. + FP

Fv = (2 x (23,29 kg + 22,63 kg) + 3,32 kg) + ((2 x 32,35 kg) + 7,58 kg + 0,08 kg) + ((6 x 23,47 kg) +

(3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 17,60 kg) + 3,03 kg) + 1 kg + 5,66 kg + 107,49 kg = 466,77 kg

Carga del viento reducida a la cima (Cvc). Surge de sumar la fuerza de viento

multiplicada por la altura (h) aplicada en cada elemento, y dividirlo por la altura del poste (hp):

Cvc = [(2 x FLS x hLS) + (2 x FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (2 x FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.)

+ (Fmens.LA x hCGmens.) + (6 x FLDF x hLDF) + (6 x Faisl.LDF x haisl.LDF) + (Fmens.LDF x hCGmens.) + (2 x

FLP x hLP) + (Faisl.LP x haisl.LP) + (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP)]/hp

Donde:

(2 x FLS x hLS): es la fuerza en dos semivanos de la línea de sostén multiplicada por la altura en

la que aplica dicha fuerza la línea de sostén

(Fmens. LS/LC x hCGmens.): fuerza sobre la ménsula de las líneas de sostén y contacto multiplicada

por la altura de su centro de masa (hCGmens: cento de gravedad de la ménsula).

Cvc = [(46,57 kg x 6,67 m) + (45,25 kg x 5,50 m) + (3,23 kg x 5,50 m) + (64,69 kg x 8,42 m) +

(7,58 kg x 8,86 m) + (0,08 kg x 9,30 m) + (140,82 kg x 6,67 m) + (6,08 kg x 6,82 m) + (0,08 kg x

7,14 m) + (35,21 kg x 9,15 m) + (3,03 kg x 9,20 m) + (5,66 kg x 6,12 m) + (1 kg x 7 m) + (107,49

kg x 4,57 m)]/9,70 m = 314,80 kg

Carga equivalente de desequilibrio en la cima (Dv). Es la suma de los pesos de todos los

elementos que cuelgan del poste, multiplicados por su distancia al eje del poste, y dividido



por la altura libre del poste (se calculó dos veces, una con ménsula A y otra con ménsula B,

aunque la diferencia es mínima):

Dv = [(2 x (PLS + PLC) x Lmens.) + (((2 x PLA) + aisl.) x Lmens.) + (((2 x PLDF) + aisl.) x (Lmens.1 +

Lmens.2 + Lmens.3)) + (((2 x PLP) + aisl.) x Lmens.) + (PMORS. x Lmens.) + (PPÉND. x Lmens.) + (Pmens.

LS/LC x dist. CG) + (Pmens. LA/LP x dist. CG) + (Pmens. LDF x dist. CG)]/hp

Aquí la P es de “peso”, y los subíndices indican el objeto. dist.CG es la distancia al

centro de gravedad.

Dv = [(2 x (23,40 kg + 17,34 kg) x 3,15 m) + (((2 x 15,18 kg) + 32,85 kg) x 1,50 m) + (((2 x 5,70 kg)

+ 7,14 kg) x (2,20 m + 1,45 m + 0,70 m) + (((2 x 5,88 kg) + 10,85 kg) x 0,58 m) + (1 kg x 7 m) +

(5,64 kg x 3,20 m) + (33,84 kg x 1,40 m) + (15 kg x 0,75 m) + (17,5 kg x 1,13 m)]/9,7 m = 35,12

kg

Las fuerzas transversales (Ft) surgen de sumar el efecto de la carga equivalente dedesequilibrio en la cima del poste (Dv), el tiro resultante del descentramiento de la LC (quellamamos TA) y la carga del viento reducida a la cima (Cvc).

Ft = Dv + TA + Cvc

Ft = 35,12 kg + 10,12 kg + 314,80 kg

Ft = 360,04 kg

Las fuerzas longitudinales (Fl) en esta hipótesis valen 0.

La fuerza total (Fc) en la cima del poste es:

Fc = √Ft +Fl

Fc = 0 + (360,04kg)

Fc = 360,04 kg

El coeficiente de seguridad para la hipótesis normal N° 1 es 3.

Adoptamos un poste de 3350 kg de tiro máximo en la cima y verificamos si el mismo

soporta las cargas en las demás hipótesis consideradas.



Cn: 3 ≥ á

360,04

= 9,30 ≥ 3 Verifica

Hipótesis normal 2:


· Carga del viento máximo en dirección perpendicular al eje de los travesaños (ménsulas

y/o crucetas) sobre el poste y los elementos de cabecera.

Ft = 103,55 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 32,35 Verifica

FN. 3 Viento oblicuo. No es determinante.

FN. 4 (no aplica en provincia de Buenos Aires porque no se considera manguito de hielo)

Calculo de las hipótesis extraordinarias. Vamos a considerar la primera de ellas, quecontempla el corte de un conductor. Aquel que provoque la mayor solicitación.

Hipótesis excepcional 1:

Es similar a la hipótesis normal n°1, pero consideramos el corte de un conductor, esdecir que tenemos un semivano menos:

· Cargas adicionales (si existen): no aplica porque no se considera manguito de hielo.

· El 100% del tiro máximo de un cable que provoque la solicitación más desfavorable.

F =

La fuerza F se calcula en forma aproximada, a partir del momento M, que es la

composición deducida de la hipótesis de rotura elástica de Rankine. Los cálculos se pueden

consultar en los anexos.



Mf es la suma de los momentos flectores en la base del poste, y Mt la suma de los

momentos torsores.

Tiro equivalente en la cima: 14308,3 kg

F = = , ,

= 1475,1 kg

Coeficiente de seguridad para hipótesis excepcional 2:

Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,27 Verifica

FE 2 (no aplica porque en la provincia de Buenos aires no considera manguito de hielo.)

La hipótesis que determinó la resistencia del poste es la excepcional n°1.

Seleccionamos el poste adecuado del catálogo del fabricante:

http://www.prear.com.ar/descargas/Tabla_pesos.pdf



Dimensiones del poste de suspensión de catenaria

Peso aprox.: 3264 kg

Altura: 11 m

Carga de rotura: 3350 kg

Diámetro en la cima: 340 mm

Diámetro en la base: 490 mm

Datos obtenidos de la empresa PREAR (http://www.prear.com.ar/)

Resumen de los valores obtenidos en el cálculo para la resistencia de los postes:

Poste de suspensión 1 ménsulaCoeficiente de seguridad para las hipótesis normales: 3

Coeficiente de seguridad para las hipótesis excepcionales: 2,25

Vano (m) Carga de rotura del poste(kg) HN1 HN2 HE1

60 3350 8,89 30,15 2,2750 3350 7,99 20,21 2,2740 3350 7,77 15,81 2,2830 3350 7,93 13,79 2,28

Poste de suspensión 2 ménsulas60 3350 6,96 22,29 2,2550 3350 5,60 11,79 2,2640 3350 5,09 8,62 2,2630 3350 4,96 7,33 2,27

Poste de fin de cantón60 4150 7,27 14,99 2,2650 4150 6,86 13,88 2,2640 4150 6,81 13,00 2,2730 4100 6,93 12,21 2,25

Poste de centro de cantón60 1800 54,66 26,71 2,2950 1850 51,95 27,15 2,2840 1900 51,76 27,64 2,2930 1900 52,41 27,51 2,26



Retención LDFCoeficiente de seguridad para las hipótesis normales: 3

Coeficiente de seguridad para las hipótesis excepcionales: 2,25

Vano (m) Carga de roturadel poste (kg) HN1 HN2 HN3 HN4 HE1

60 750 9,97 124,78 9,42 7,25 2,2750 800 8,75 35,09 9,72 5,84 2,3140 800 8,11 22,42 9,54 5,13 2,2630 800 8,24 20,06 9,51 5,10 2,27

2.23. Conclusiones sobre el dimensionamiento de los postes de hormigón.

De los cálculos realizados, obtuvimos diferentes valores de carga mecánica en los postes.Resulta conveniente comprar la menor variedad de postes posible a fin de obtener mejorprecio en fábrica y evitar inconvenientes con la logística de los mismos. Estimando en 25 elnúmero de cantones del proyecto, proponemos lo siguiente:

· Los postes de suspensión de una y dos ménsulas verifican para 3350 kg.

· Los postes dobles de centro de cantón verifican con 1800, 1850 y 1900 kg. Tendremosalrededor de 25 cantones en todo el proyecto, utilizaremos 50 postes de 3350 kg.

· Los postes de fin de cantón verifican con 4100 y 4150 kg, utilizamos de 4150 kg.

· Para las retenciones de la línea de fuerza motriz, que verifican con 750 y 800 kg,utilizaremos postes dobles de 800 kg

.

Si estimamos en 50 metros el vano promedio de un cantón de 1600 m, tendremos;

= 32 vanos

Considerando el primer poste: 32 + 1 = 33 vanos.

Tenemos 2 postes de fin de cantón, 4 postes de suspensión de doble ménsula, 2 postes de

centro de cantón y 28 postes de suspensión de una ménsula.

Para 25 cantones tendremos:



Cantidadpor vano Vanos Total Tiro en la

cima (kg) Altura (m)

Poste de suspensión deuna ménsula 28 25 700 3350 11

Poste de suspensión dedos ménsulas 4 25 100 3350 11

Poste de fin de cantón 2 25 50 4150 11Poste (doble) de centro

de cantón 2 25 50 3350 11

Poste (doble) deretención de LDF 2 25 50 800 8

i Pisano, Carlos (2018). Manual Técnico. Distribución de componentes y sus funciones. Explicación deplanos eléctricos de los coches CSR de la línea Roca. Parte 1. Documento interno de material rodante,Trenes Argentinos Operaciones.

ii https://w3.usa.siemens.com/mobility/us/Documents/en/rail-solutions/railway-electrification/contact-line/product-catalog-mass-transit-2010-en.pdf


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Capítulo IIITrevolazavala – Baron 66

Capítulo III –Equipamiento eléctrico:

3.1. Seccionadores.

Sabemos que los seccionadores son dispositivos que sirven para conectar ydesconectar diversas partes de una instalación eléctrica, para efectuar maniobras deoperación o bien de mantenimiento. La misión de estos aparatos es la de aislar en formavisible tramos de circuitos.

Los dispositivos de catenaria utilizables en los tramos a electrificar se clasifican en lasiguiente tabla:

CLASIFICACION

POR FUNCIONTIPO

VELOCIDAD DE

Sobrepaso km/hOBSERVACIONES

Mecánicos Conexión aérea 120

Mecánicos y

Eléctricos

Seccionamiento

aéreo120

EléctricosAislador de Sección 120 En sentido inverso,

la velocidad se

reduce.Seccionamiento

Tipo Aislador70/45

Conexión Aérea: Es el dispositivo que permitirá la continuidad eléctrica en unasección paralela, es decir, en un vano donde se conjugan el comienzo de un cantón desuspensión de catenaria y la finalización del que le antecede.

Seccionamiento Aéreo: Es el equipamiento que además de cumplir con la condiciónde separación mecánica de dos tramos o cantones contiguos de suspensión de catenaria,posibilita la separación eléctrica de los mismos.

Aislador de Sección: Es el dispositivo con el que podrá suplantarse elseccionamiento aéreo, permitiendo la continuidad mecánica de una suspensión decatenaria y posibilitando la separación eléctrica de los sectores ubicados a ambos lados delmismo. Dentro del seccionamiento aéreo de la catenaria, podemos tener de dos tipos:Seccionadores de catenaria para la misma fase y Seccionadores de catenaria para distintafase.

Seccionadores de Catenaria para la misma fase: Son los utilizados para lasuspensión de la catenaria sobre un cambio de vías, entre vías principales, a los efectos deseparar eléctricamente las catenarias de cada una de ellas entre sí. En su reemplazo podránutilizarse aisladores de sección para la misma fase del tipo Arthur Flury.



Aislador de sección líneas aéreas Arthur Flury –Mod. AF-HL25

Características Nominales:

· Para velocidades: De hasta 200 km/h.

· Carga de rotura del aislador de seccionamiento: 120 kN.

· Carga de rotura de las varillas aislantes 80 kN cada una.

· Carga de servicio máxima recomendada para 1 contacto 22,5 kN.

· Carga de servicio máxima recomendada para 2 contactos 2 x 22,5 kN.

· Material Aislador de GRP/PTFE patines de cobre, todas las demás piezas son de

material no corrosivo.

· Aplicación: Para catenarias para electrificación.

· Corriente de corto circuito máxima 10 kA – 0,15 s

Seccionamiento de catenaria para distinta fase: Es el utilizado para vincularmecánicamente catenarias alimentadas por distintas fases del sistema, también seencuentran denominados como tramos neutros o aisladores de sección para distintas fasesdel tipo Arthur Flury.

Aislador de sección líneas aéreas Arthur Flury –Mod. AF-NSE25



Características Nominales:

· Para velocidades: De hasta 200 km/h

· Carga de rotura del aislador de seccionamiento: 120 kN

· Carga de rotura de las varillas aislantes 80 kN cada una

· Carga de servicio máxima recomendada para 1 contacto 22,5 kN

· Carga de servicio máxima recomendada para 2 contactos 2 x 22,5 kN

· Material Aislador de GRP/PTFE patines de cobre, todas las demás piezas son de

material no corrosivo.

· Aplicación Para catenarias para electrificación.

· Comentarios Corriente de corto circuito máxima 10 kA – 0,15 s

En nuestro caso utilizaremos el primero de los mencionados, ya que nuestra línea se

compone de una única fase. El seccionamiento descripto divide los tramos de

catenaria en sectores eléctricamente independientes, entre vía ascendente y

descendente, por ejemplo, pero debe mantener la continuidad mecánica del sistema

aéreo por medio de una ejecución definida para tal fin.

Seccionadores de 36 kV para uso ferroviario – (En Líneas de Alimentación y Contacto)-

Estos seccionadores serán ubicados sobre pórticos en los PSA y deben cumplir con

las siguientes características de funcionamiento:

1. La forma de instalación es en forma horizontal y hacia arriba.

2. La dirección del movimiento de las cuchillas y la cantidad de puntos de contacto son en

forma horizontal para el mismo lado con un solo punto de contacto.

3. Mecanismos de accionamiento:

a) Los seccionadores comandados están provistos de mecanismo de accionamiento

tanto remoto como manual.

b) La manija y mecanismos de accionamiento se montan a una distancia de trabajo

conveniente sobre las plataformas de seguridad de tierra de las estructuras que

soportan los seccionadores.



c) Los ejes de accionamiento están provistos de cables flexibles de puesta a tierra.

d) Los mecanismos de accionamiento manual son del tipo de caja de engranajes, o de

palanca de descenso o giratoria.

e) Los mecanismos de accionamiento tienen sus puntos muertos en las posiciones

conectadas, de manera que las cuchillas no puedan abandonar sus respectivas

posiciones por acción de la gravedad, presión del viento, efectos electrodinámicos,

vibraciones o esfuerzos accidentales sobre las barras del mecanismo de comando.

f) La tensión de servicios auxiliares, como la de los motores eléctricos en los

seccionadores comandados a distancia son de 110 V en corriente continua.

g) El mecanismo de accionamiento es a prueba de tiempo (condiciones atmosféricas) y

está protegido de modo de impedir la entrada de polvo o arena a los engranajes, la

caja de mecanismo, los cojinetes y otras partes sujeta a deterioro. Todos los cojinetes

están totalmente sellados y lubricados permanentemente y no requieren de ajustes y

mantenimiento en servicio.

Especificaciones del Seccionador de 36 kV y comando por motor eléctrico

N° DETALLE ESPECIFICACIONES

1 TIPO 2 Polos - Monocontacto

2 NORMAS CEI - 129

3 SITIO Externo

4 MÉTODO DE OPERACIÓN Motor Eléctrico 110 v C.C.

5 TENSIÓN 36 kV

6 CORRIENTE 630 A

7 SOBRE CORRIENTE 20 kA

8NIVEL DE AISLACIÓN

Impulso 200 kV

C.A. 50 Hz 70 kV

9 ANTIPOLUCIÓN 0.06 mg/cm2 36 kV

10ACCESORIOS

Cont. Aux. 8 NA y 8 NC , Indicador C/A

Manipulador Manual – Caja de Operación



Fotos del PSA (Puesto de Seccionamiento Auxiliar) Villa Elisa, Línea Roca



Seccionadores para Línea de Fuerza – (LDF) -

Para la línea de distribución o LDS, en nuestro caso utilizamos la línea trifásica (3 x13,2 kV), para fuerza motriz (Estaciones, Iluminación, etc.) y señalamiento respectivamente,emplearemos seccionadores fusibles tipo Kearney para el seccionamiento de la misma.Dichos seccionadores estarán ubicados sobre postes de retención montados sobreménsulas metálicas, un perfil de acero tipo L calidad F 24.



Los mismos se utilizarán como seccionadores longitudinales de las líneas en laretención inmediata posterior a la entrada y en la salida de cada estación, considerando elsentido aguas debajo de la alimentación.

Estos seccionadores son del tipo abierto con tubo porta fusible, de alta capacidadde ruptura, y con capuchón superior expulsable permitiendo un rápido alivio de laspresiones al exterior.

Los terminales superiores e inferiores serán de bronce estañado, aptos paraconductores de hasta 90 mm2. Son accionados por pértiga portátil, y poseen un engancheseguro para evitar las caídas del fusible por vibraciones.

3.2. Puesto de Seccionamiento Auxiliar (PSA) – RINGUELET –

El seccionamiento más importante de la línea estará dispuesto en la estación deRinguelet, ya que aquí, es el comienzo de la misma. También se estima otro seccionamientoen la mitad del recorrido de la línea, debido a que, si hubiera alguna falla en el tramo finalde la misma, el tren pueda llegar hasta allí, evitando de esta forma que la línea salga deservicio en su totalidad. El otro PSA propuesto estará ubicado entre las estaciones deAbasto y Gomez en cercanías del apeadero Km 65.



3.3. Puesto de Seccionamiento y Autotransformadores - (PSA / PAT) –

Si bien, el proyecto se desarrolla para una línea de 1 x 25 Kv, todos los cálculosrealizados y proyectados en el mismo son para una línea de 2 x 25 kv, incluyendo losequipamientos y puestos de autotransformadores (PAT) que en nuestro caso serán tres, losmismos están referidos en los anexos. A continuación describiremos los equipos ydispositivos de protección, como así también, los cálculos de malla de tierra ydescargadores, los cuales forman parte del PAT y PSA respectivamente.

3.4. Interruptores – Celdas (GIS Bifásicas-Monofásicas)

Para el nivel de tensión de 25 kV usaremos celdas GIS que permitirán la operaciónde seccionamiento y protección de las secciones de catenarias adyacentes y alimentaciónde autotransformadores y transformadores de servicios auxiliares.

Las celdas que utilizaremos según lo mencionado en el párrafo anterior, serán deltipo: Celdas fijas Bifásicas, Marca SIEMENS Modelo: 8DA 11/12 cuyas especificaciones sedetallan a en el siguiente esquema:



Datos eléctricos Nivel de aislamiento

asignado

Tensión asignada Ur kV 27,5

comunes, nivel

TensiónnominalasignadasegúnIEC60850/EN50

163

kV 25funcional y

temperatura

Tensión soportada asignada de corta

duración a frecuencia industrial Ud:

– Fase / tierra, distancia entre contactos abierta

kV

95

– A través de la distancia de seccionamiento 110

Tensión soportada asignada de impulso tipo

rayo Up:

– Fase/tierra,distanciaentrecontactosabierta

– A través de la distancia deseccionamiento

kV

200

220 4)

Frecuencia asignada fr HZ 50 / 60

Corriente asignada en del embarrado 9) A 1250

servicio continuo Ir A

A

2000

2500

A 3150

Nivel funcional asignado

pre

(relativo) del embarrado 120 kPa a 20 °C

Presión funcional mínima pme 100 kPa a 20 °C

Temperatura del aire ambiente –5 °C hasta +55 °C 13)

Celda con Corriente asignada en servicio continuo Ir 9) A 1250

interruptor A 1600

de potencia,

celda

A 2000

con seccionador A 2500

Corriente admisible asignada de corta duración Ik tk = 3 s Hasta kA 31,5

Valor de cresta de la corriente admisible asignada Ip 5) Hasta kA 80 / 82

Corriente asignada de cierre en cortocircuito Ima5) Hasta kA 80 / 82

Corriente asignada de corte en cortocircuito Isc Hasta kA 31,5

Endurancia eléctrica del

inte-

con corriente asignada en servicio continuo 20.000 ciclos de

maniobra

rruptor de potencia al vacío con corriente asignada de corte en cortocircuito 50 operaciones de corte

Nivel funcionalasignadopre (relativo) para derivaciones 120 kPa a 20 °C

Presión funcional mínima pme 100 kPa a 20 °C



Celda con interruptor de Potencia 8DA 11/12



Dentro del centro de autotransformación (ver punto 3.4.), también tenemos nivelesde tensión de 13,2 kV correspondiente a la línea de fuerza (LDF 3 x 13,2 kV). Para dichorequerimientos se instalarán celdas compactas que recibirán energía de la línea exteriorque proviene de la SET Quilmes y así alimentar el transformador trifásico de 13,2/0,4 - 0,23kV de SSAA de 100 kVA tipo seco.

Celdas e Interruptores de 13,2 kV

Se utilizarán cuadros de media tensión con cuerpo metálico idóneo parainstalaciones interiores. Los compartimientos de las unidades están segregadosmetálicamente entre si y las partes bajo tensión están aisladas en aire. Las unidadesfuncionales del cuadro tienen capacidad para soportar el arco interno en conformidad conla Norma IEC 62271 – 200. Todas las operaciones de puesta en servicio y mantenimiento sepueden efectuar desde la parte frontal. Los aparatos de maniobra y los seccionadores detierra pueden ser maniobrados desde la parte frontal y con la puerta cerrada.

El cuadro puede ser equipado con interruptores extraíbles, contactores de vacíoextraíbles, e interruptores de maniobra - seccionadores en versión fija. El cuadro puede serequipado con transformadores de medida o sensores para la medida de corriente, tensión ycon cualquier tipo de unidad de control y protección.

Marca ABB

Modelo UniGear ZS1

Tensión asignada 17,5 kV

Tensión de ensayo a frecuencia industrial 38 kV durante 1 min

Tensión soportada a impulso 95 kV

Corriente asignada de corta duraciónadmisible 50 kA durante 3 s

Corriente de cresta 125 kA

Corriente de ensayo a arco interno 50 kA durante 1 s

Corriente asignada de las barras principales hasta 4000 A

Clasificación de segregación PM (partition of metal – segregaciónmetálica)



3.5. Disposición del Puesto de Seccionamiento y Autotransformadores

El edificio donde se encuentran los dispositivos antes mencionados, se compone deuna planta rectangular de 7,5 m de ancho por 21 m de largo y consta de varias salas:

Sala de Media Tensión:

Esta sala se compone de los siguientes equipos: Autotransformador de ± 27,5 /±27,5 kV, Celdas Gis de 27,5 kV (Marca Siemens) que permitirán la operación deseccionamiento y protección de las catenarias adyacentes y alimentar un transformadormonofásico auxiliar de 25/0,22 kV de 1 kVA, tipo seco para servicios auxiliares (SSAA). Seincluirá también toda la canalización correspondiente para los conductores subterráneos.

Sala de Media – Baja Tensión:

En este recinto se instalará el transformador tipo seco de 13,2 / 0,4 – 0,23 kV paraservicios auxiliares que alimentará el tablero general (Cargador de baterías, iluminacióngeneral, señalamiento, y tomas de usos generales en las estaciones) conjuntamente estaránemplazadas las celdas compactas (Marca ABB) modelo UNIGEAR ZS1 17,5 kV, descriptaanteriormente.

Sala de Tablero General:

En este compartimiento se ubicará el tablero general TGBT, el mismo se alimentarádirectamente desde el transformador de servicios Auxiliares. El mismo alimentará loscircuitos mencionados anteriormente y a tableros seccionales que requiera la estacióncorrespondiente.



Sala de Baterías:

Se dispone de este compartimiento para la provisión de energía de emergencia, quealimentará sistemas de control, protecciones y el accionamiento de los equipos demaniobra. Se diseñará con ambos polos aislados de tierra para operar con 110 Vcc. Laenergía es provista por la barra de corriente alterna, mediante un grupo rectificador –inversor y cargador que alimenta a su vez a un banco de baterías.

Este cuarto debe ser cerrado, seco, bien ventilado y sin vibraciones que puedanoriginar desprendimiento de gases y desgaste prematuro de las placas de las baterías. Elmismo estará provisto de un extractor de gases que deberá arrancar unos minutos antes dela apertura de la puerta de entrada del personal, con el fin de eliminar la posibleacumulación de hidrogeno, que se desprende de las descargas intensas de las baterías, quepodrían causar una explosión.

Observación: Cabe mencionar que en caso de una posible falla en el sistema dealimentación de la línea, se deberá prever, una conmutación con un sistema dealimentación alternativo, que en este caso lo dispondría la empresa Distribuidora Edelap.

3.6. Puesta a tierra

El centro de autotransformación, tendrá una red de tierra principal, compuesta poruna malla enterrada a 0,8 m de profundidad por debajo de la planta, formando cuadriculaslo más uniformemente posible y efectuando conexiones de la misma a las estructuras deledificio (hierros de losa, columnas y vigas) de modo de constituir un equipotencial y através de la red de tierras del edificio, a todos los aparatos del CAT.

Para el cálculo de puesta a tierra nos basaremos en la documentación de lasdisposiciones de las instrucciones técnicas de la Norma VDE 0141, ET N° 75

Información Facilitada y Datos de Partida:

- Tensiones de CAT. = 55/27,5 kV–13,2/0,400/0,230 kV

- Resistividad del Terreno = 10 Ω.m (ρ)

- Superficie cubierta por la malla = 12x24m = 288 m2 (A)

- Cantidad de cuadriculas = 32

- Longitud total del conductor enterrado = 228 m (Lm)

- Número de jabalinas = 6 (nj)

- Corriente de falla monofásica: 7kA (Según datos de la empresa Distribuidora)

Datos de Partida

- Profundidad de la Jabalina enterrada = 6 m (Lj)

- Profundidad de la malla enterrada = 0.80 m (h)



- Diámetro de la jabalina = 0,0190 m (Φj)

- Diámetro del conductor de la malla = 0,0126 m (Φc)

- Cable desnudo de Cu de 95 mm2 de sección

Determinación de la corriente máxima de puesta a tierra:

Características del terreno:

Consideraremos una resistividad de 10 Ω.m según estudios de suelos de la

provincia de Buenos Aires

Tiempo de aislamiento de la falla:

Considerando que las fallas de tierra serán aisladas en 0,5 seg. Por los relés deprotección, como a tiempo máximo.

Desarrollo de Cálculo:

Resistencia total de Jabalina (Rj)

Rj = 0,159 x 10[2,303 log 8 x 3-1 + 2 x 1,33 x 3 x (√ 4 – 1)ᶺ2]

4 x 6 0,019 √288

Rj = 0,46 Ω

Cálculo de la Resistencia de Malla(Rm):

Rm = 0,313 x 10 x (2,313 x log 2 x 228 + 1,33 x 229 – 5,7)

228 √0.0126x0.80 √192

Rm = 0,37 Ω



Las curvas para las constantes K1 y K2 se pueden observar a continuación:

Para entrar en las tablas es necesario calcular largo/ancho de la malla de puesta atierra:

Largo/Ancho = 24 m/12m = 2

K1 = 1,33

K2 = 5,7

Cálculo de la Resistencia Mutua (Rw):



Rw = 0,37 – 0,318 x 10 x (2,303 x log 6 – 1)

228 √0,0126x0,80

Rw = 0,34 Ω

Cálculo de la Resistencia del conjunto Malla – Jabalina (Rc)

Rc = 0,37 x 0,46 + (0,34)ᶺ2

0,37 + 0,46 – 2 x 0,34

De acuerdo al resultado obtenido, vemos que, dicho valor de resistencia (conjuntomalla –jabalina) es más que aceptable.

Verificación Térmica del conductor empleado en la Malla

Desarrollo del CálculoEn esta parte del trabajo calcularemos el tiempo máximo que el conductor

empleado puede soportar la corriente de falla, sin exceder su temperatura final de 200°C(obtenido de tabla), luego verificaremos que el tiempo así obtenido sea mayor que eltiempo de actuación de las protecciones.

Is: Valor eficaz de la corriente de cortocircuito promedio en el tiempo t (kA)

t: Duración del cortocircuito en seg (salvo indicación se adoptará 1seg)

C: Calor especifico del cobre = 0,0925 Cal/g°c

g: Peso específico del cobre = 88,9 g/ cm3

ρ: Resistividad del cobre a temperatura T1

Rc = Rm x Rj + (Rw)ᶺ2

Rm + Rj – 2 Rw

Rc = 1,92 Ω



Siendo

ρ20: Resistividad del cobre a 20 °c = 0,017 (ohm . mm)/m

a = 0,004

T1: Temperatura inicial del conductor en °c (salvo indicación, se adopta T1 = 40 °c)

ρ = 0,017 x [1 + 0,004 x (40 – 20)

Debe tenerse en cuenta, a los efectos térmicos, que toda la corriente decortocircuito monofásica pasará por el conductor de conexión a tierra de un determinadoaparato durante fallas internas en el centro de autotransformación, es decir, que Is esfunción del valor adoptado para el cortocircuito y difiera del valor de corriente Im cuandoen el CAT existen neutros de transformadores o cuando se considera la disipaciónprovocada por los hilos de guardia de las líneas que llegan y salen del mismo

En nuestro caso tomamos 200 ºc por ende tenemos:

( ) =1000 ⋅ 7kA ⋅ √1

9,64., .° × ,

, Ω , °× [1 + 0,004 1

° (200° − 40° )

ρ = 0,0183

= ,



Como se puede observar el resultado obtenido, vemos, que la sección elegida pornosotros es mayor que la sección mínima calculada por lo tanto cumple con la solicitacióntérmica.

Calculo de las tensiones de Paso (Up) y de Contacto (Uc)

Distribución de las corrientes:

1) Im + Ij = Ik

2) Im x Rm = Ij x Rj 3) Im = Ij x Rj Rm

Reemplazando 3 en 1

Ij x Rj + Ij = Ik Ij= Ik Rm (Rj+ 1) Rm

Ij = 7kA / (0,44+ 1) = 3,19kA 0,37

Im = Ik – Ij= 7kA – 3,19kA

Tensiones de Paso (Up < 125 v) y Tensiones de Contacto (Uc< 125 v)

Tensión de Paso:

=0,16 ⋅ ⋅

⋅ ℎ

Up = 0,16 x 10 x 3810< 125 v 228 x 0,8

Tensión de Contacto

Im = 3,81kA

Up = 38,86 v



=0,7 ⋅ ⋅

Uc = 0,7 x 10 x 3810< 125 v 228

Conclusión: Vemos que todos los valores calculados están por debajo de los

máximos fijados (125 V) por la Norma de referencia ET N° 75 AyEE.

MALLA DE PUESTA A TIERRA

1 2 3

45 6

Observaciones Generales

La puesta a tierra de los equipos deberá ser realizada de manera que su resistenciasea menor a 10 Ω. La puesta a tierra de las estructuras metálicas, como postes de acero,cercos de protección, puentes sobre vías, etc. deberá ser menos de 20 Ω.

Los electrodos de puesta a tierra y el cable enterrado se separarán más de 1 metrode los equipos de señales, cables de comunicaciones, etc. En la instalación de puesta atierra de equipos, se colocará un indicador de puesta a tierra, justo encima del electrodomás alejado; para las puestas a tierra de la estructura de catenaria se usará cable desección adecuada 35 mm² de cobre o sección equivalente. Todos los descargadores,sostenes y demás elementos componentes del sistema de distribución deberán conectarse

Uc = 116,9 v

12 m

24 m

JABALINAS



a tierra, teniendo en cuenta las premisas siguientes:El conductor de puesta a tierra será de acero galvanizado de sección 100 mm² y

estará protegido con caño de PVC rígido de 2,50 m de longitud, de los que 0,50m estaránenterrados y los otros 2 m irán sobre la superficie.

Las distancias mínimas serán: entre la toma de tierra y conductores de baja tensión,1m; y con respecto a otra toma de tierra, 5m. Cuando con una jabalina no se alcance elvalor requerido de resistencia se instalarán otras en paralelo.

En las instalaciones que así se indique se colocará una cámara de inspección porcada jabalina, la que permitirá acceder a la conexión de esta con el conductor de tierra. Enlugares donde las características del suelo hagan difícil alcanzar el valor exigido se admitiránhasta 30 Ohmios como máximo, siempre que las tensiones de paso y de contacto nosuperen los valores expresados en la norma.

Todos los postes irán conectados a tierra mediante jabalinas tipo copperweld.

3.7. Barra de Neutro

Esta barra se podrá disponer en un armario el cual se encuentra situado en elexterior del edificio, próximo al pórtico de salida a catenaria y feeders. A él llegan los cablesprocedentes del punto central de los arrollamientos secundarios del autotransformador y laconexión al circuito de retorno (cable de retorno y conexión a vías). Las dimensiones deeste armario serán aproximadamente de 1600 x 1200 x 500 mm y un grado de protección IP65 o superior. La barra está aislada de tierra y se conectará a la misma un descargador.

Podrá estar equipada con transformadores de intensidad para conocer la corrienteque retorna al centro de autotransformación por tierra y por el circuito de retorno. A labarra concurren:

- Tomas centrales de los devanados del secundario del autotransformador.- Retornos de las vías.

Las conexiones de la barra de neutro del armario con cada una de las vías, sellevaran a cabo mediante cables de cobre de 1 x 150 mm2 de sección y aislamiento 36/66kV.

3.8. Línea de protección (LP)

Corre paralelo al sistema electrificado y por ella circula parte de la corriente detracción. Se utiliza conductor de aleación de aluminio 120 mm2 de sección 19 hilos.

Se la utilizará para realizar las derivaciones a los aisladores de viga y/o antenados, enretenciones a balanceadores, con un conductor de aleación de aluminio con alma de acerode 50/8mm2 de sección. En las estaciones la línea de protección pasará por encima delcuadro de la estación en un sistema aporticado compuesto por postes de cemento y vigasmetálicas, en las cuales se montaran las suspensiones de LP, brazos colgantes ysuspensiones de catenarias correspondientes.

En los postes de cemento la LP, estará suspendida sobre la ménsula superiorgeneralmente metálica, la que será compartida con la suspensión de la línea dealimentación. La línea de protección se conectará además rígidamente al punto medio delas ligas de impedancia cada 5 km.



Protección contra descargas atmosféricas

El método de Langrehr consiste en hallar gráficamente la zona de protección quebrinda un hilo de guardia situado en la parte superior de un poste a una altura h. En caso deque algún aparato cercano al poste se encuentre fuera del área determinada habrá queaumentar la altura del poste y con ello la altura del hilo de guardia, aumentando con ello elespacio protegido.

No se puede garantizar que una ubicación determinada del cable de protecciónasegure plenamente la imposibilidad de descarga de un rayo sobre el cable de energía, yaque la naturaleza del rayo, es de forma aleatoria, desde el comienzo de la ignición del airehasta la determinación de la descarga resulta ascendente o descendente.

La función del cable de protección, es captar las posibles descargas para que nocontinúen su viaje hacia el cable de energía. Ocurrido esto, drenará la energía quetransporta el rayo en dos o más caminos, donde se irán descargando a tierra en cada unode los postes.

El método de Langrehr tiene tres aplicaciones posibles:

- Poste Simple

- Dos postes de igual altura

- Dos postes a distinta altura

1. Poste Simple

Se comienza definiendo una posición genérica. Sea un poste de altura h, a partir dela altura del hilo de guardia se traza una recta vertical de altura h, luego una rectahorizontal a ambos lados del poste de distancia √3x h. De ahí se traza un arco decircunferencia de radio R = 2h y nos dará la zona de protección que brinda el hilo deguardia.



2. Postes de igual altura

En este caso los hilos de guardia se sitúan en la parte superior de cada extremo delmismo como se indica en la figura.

A ambos lados del pórtico, la zona de protección se determina exactamente igual alcaso de un poste de altura h. Luego en la parte superior del pórtico, entre los dos hilos deguardia, si el pórtico tiene un ancho ”a”, se traza una perpendicular a dicho ancho en lamitad del pórtico, de longitud 2h, siendo ha como dijimos, la parte superior del pórtico.Esto determinará un punto, desde allí hacemos un arco de circunferencia que una amboshilos de guardia, marcando de esta forma, una zona superior de radio R2, que sumada a laszonas de radio R1 = 2h nos dará la zona de protección de la estructura antes descargasatmosféricas.

3. Dos postes a distinta altura

a



Se puede observar en la figura dos postes separados una distancia “a”, estandodichos postes a una altura h y H respectivamente. La zona de protección de la izquierda delposte de altura h y a la derecha del poste de altura H se determina según lo explicado en loscasos anteriores, obteniendo de esta forma dos arcos de circunferencia uno de radio R1 yotra de radio R2. Lugo de la cima del poste de mayor altura (H) se traza una circunferenciade radio R2, obteniendo un punto que dará la ubicación de un poste virtual, es decir que noexiste, pero será útil para determinar la zona de protección entre los dos postes. Entre elposte de menor altura (h) y el poste virtual se obtiene la zona de protección de acuerdo conel método 2. Por último, entre el poste de mayor altura (H) y el poste virtual, la zona deprotección queda determinada por el arco de circunferencia R2.

Un sistema de catenaria posible, de acuerdo a nuestro proyecto sería:

Imagen cortesía de JARTS CONARSUD.



3.9. Descargadores de Sobretensiones.

Los descargadores de sobretensión constituyen la protección principal contrasobretensiones atmosféricas y de funcionamiento. La norma IRAM 2318 lo define de lasiguiente manera: Dispositivo para la protección de las aislaciones contra lassobretensiones transitorias, o sea atmosféricas y de maniobra. Por regla general seconectan en paralelo con los equipos a proteger para disipar la sobrecorriente. Loselementos activos (bloques de ZnO) de los descargadores de sobretensiones estánfabricados con un material de resistencia cerámico altamente alineal, compuestoprincipalmente por óxido de cinc mezclado y sinterizado con otros óxidos metálicos.

Proceso de Selección del Descargador (En línea de 27,5 kV)

Tensiones máximas del Sistema (Us)

Tensión Máxima de Servicio (Us) = Us + 10% (Us) = 27,5 kVx 1,1 = 30kV

TABLA 1

Tensión máxima del sistema (kV eficaz)Corriente nominal de descarga (In)

Un ≤ 72,5 kV 5 kA

72,5 < Un ≤ 245 kV 10 kA

245 < Un ≤ 420 kV 10 kA

Un ≥ 420 kV 20kA

En base a la tabla anterior seleccionamos la corriente nominal del descargador:

In (DSE) = 5kA

Tensión de funcionamiento continuo (Uc)

Uc = Us/√3 = 30/√3 = 17 kV

Tensión de operación Permanente Mínima (Ucmin)

Ucmin = Uc + 5% = 17 kV x 1,05 = 17,8 kV

Con la pre selección de la tensión permanente de operación mínima requerida, unfactor que usualmente tiene un valor de 1.25 colabora para alcanzar la tensión Ur1 = 1,25 x

Us = 30kV

Uc = 17 kV



Ucmin.Esta es una posible aunque no definitiva tensión nominal de un descargador.

Ur1 = 1,25 x Ucmin

Ur1 = 1,25 x 17,8 = 22 kV

Criterio de elección de las sobretensiones Temporales (TOVc)

Se determina una tensión equivalenteUeq para 10 seg.

Ut = K x (Us/√3)

Ueq = Ut x ( ) ,

Donde obtendremos el valor de K de la siguiente tabla:

TABLA 2

Conexión del neutro K

Neutro rígido a tierra k ≤ 1,4

Neutro no rígido a tierra 1,4 ≤ k ≤ 1,73

Neutro aislado 1,73 ≤ k ≤ 1,9

En la siguiente tabla se dan los valores característicos del factor de falla a tierra enfunción del tipo de conexión de neutro del sistema (redes hasta 220 kV), elegimos el k quees el factor de falla a tierra.

En nuestro caso tenemos neutro rígido a tierra.

K = 1,4

Elegiremos el valor de T = 1 seg (Tiempo máximo que puede soportar el descargadoruna sobretensión máxima entre sus terminales)

Ut = K x (Us/√3) = 1,4 x (30/√3) = 24 kV

Ueq = Ut x ( ) . = 24 x( ) , = 23 kV

Por último, se debe comparar con el descargador elegido, con su capacidad parasoportar sobretensiones temporales de TOVc.

Ut = 24 kV

Ueq = 23 kV

Ur1 = 22 kV



TOVc (10 seg) ≥ Ueq

Desarrollamos el siguiente criterio de Elección:

VALORES CRITERIO

Corriente nominal (In) 5 kA

Tensión nominal (Ur) 22 kV

Tensión de funcionamiento continuo (Uc) ≥ 17kV

TOVc (10seg) ≥ 23 kV

Según los datos anteriores elegimos un descargador tipo BB SurgeArrester, Mod

PEXLIM R.



Proceso de Selección del Descargador (En línea de 13,2kV)

Tensiones máximas del Sistema (Us)

Tensión Máxima de Servicio (Us) = Us + 10% (Us) = 13,2 kVx 1,1 = 14,5kV

TABLA 1

Tensión máxima del sistema (kV eficaz)Corriente nominal de descarga (In)

Un ≤ 72,5 kV 5 kA

72,5 < Un ≤ 245 kV 10 kA

245 < Un ≤ 420 kV 10 kA

Un ≥ 420 kV 20kA

En base a la tabla anterior seleccionamos la corriente nominal del descargador:

In (DSE) = 5kA

Tensión de funcionamiento continuo (Uc)

Uc = Us/√3 = 14,5/√3 = 8 kV

Tensión de operación Permanente Mínima (Ucmin)

Ucmin = Uc + 5% = 8,3 kV x 1,05 = 8,8 kV

Con la pre selección de la tensión permanente de operación mínima requerida, unfactor que usualmente tiene un valor de 1,25 colabora para alcanzar la tensión Ur1 = 1,25 xUcmin.

Esta es una posible aunque no definitiva tensión nominal de un descargador.

Ur1 = 1,25 x Ucmin

Ur1 = 1,25 x 8,8 = 22 kV

Criterio de elección de las sobretensiones Temporales (TOVc)

Se determina una tensión equivalente Ueq para 10 seg.

Us = 14,5kV

Uc = 8,3kV

Ur1 = 22 kV



Ut = K x (Us/√3)

Ueq = Ut x ( ) ,

Donde obtendremos el valor de K de la siguiente tabla:TABLA 2

Conexión del neutro K

Neutro rígido a tierra k ≤ 1,4

Neutro no rígido a tierra 1,4 ≤ k ≤ 1,73

Neutro aislado 1,73 ≤ k ≤ 1,9

En la siguiente tabla se dan los valores característicos del factor de falla a tierra enfunción del tipo de conexión de neutro del sistema (redes hasta 220 kV), elegimos el k quees el factor de falla a tierra.

En nuestro caso tenemos neutro rígido a tierra.

K = 1,4

Elegiremos el valor de T = 1 seg (Tiempo máximo que puede soportar el descargadoruna sobretensión máxima entre sus terminales)

Ut = K x (Us/√3) = 1,4 x (14,5/√3) = 11,7 kV

Ueq = Ut x ( ) , = 11,7 x( ) , = 11,1 kV

Por último se debe comparar con el descargador elegido, con su capacidad parasoportar sobretensiones temporales de TOVc.

TOVc (10 seg) ≥ Ueq

Desarrollamos el siguiente criterio de Elección:

VALORES CRITERIO

Corriente nominal (In) 5 kA

Tensión nominal (Ur) 11kV

Tensión de funcionamiento continuo (Uc) ≥ 8,3kV

TOVc (10seg) ≥ 11,1kV

Ut = 11,7kV

Ueq = 11,1kV



Según los datos anteriores elegimos un descargador de sobretensión de óxidometálico (MO) sin explosores, diseñado y testeado de acuerdo con la Norma IEC 60099-4con resistencias de óxido metálico fabricados por ABB tipo POLIM H N.

Los dispositivos descargadores se instalarán en ambos extremos de las estaciones,estarán conectados a línea de protección, a los rieles a través del punto medio de la liga deimpedancia y finalmente a tierra.

El descargador propiamente dicho se instalará a más de 4 m de altura, respecto delnivel del suelo, y a más de 0,5 m de líneas adicionales como, por ejemplo, las dedistribución de energía el cable a utilizar es el indicado para la línea neutra.

Se deberán instalar además en los seccionadores sobre los pórticos de entrada ysalida de los centros de autotransformación.

Para la distribución de media tensión se ubicarán en seccionadores si el seccionadores de uso normalmente cerrado, se instalarán descargadores en un solo extremo delmismo. Si en cambio fuera normalmente abierto, se instalarán en ambos extremos. Enempalmes entre cables subterráneos y líneas aéreas, se instalarán descargadores en todoslos postes donde se realizan dichos empalmes o únicamente se instalarán en un solo de losextremos del cable, cuando este tenga una longitud menor de 75 m.

Para retenciones terminales se deberán instalar en el poste si dentro de los 200 mno existieran otros.

En retenciones intermedias los descargadores se instalarán en el poste de retenciónsi no existieran otros dentro de los 300 m.

En derivaciones se instalarán sobre los postes de derivación si la longitud del circuitoque se deriva de la línea principal es mayor a 200 m. En todos los casos se debe entenderque la instalación de los descargadores se realizará colocando uno para cada fase de lalínea.



3.10. Aisladores

Se tendrán tres tipos de aisladores: de Suspensión, de Retención y de Viga. Estoscumplen la función de aislar eléctricamente respecto de las estructuras de sostén oretención a las distintas líneas que componen el sistema de catenaria, a la vez de soportarlos esfuerzos mecánicos, a los que se hallan sometidos por efecto de las fuerzas originadaspor el peso de los cables, las fuerza del viento sobre los mismos y las fuerzas de tensado delas líneas. Los aisladores tanto para la línea de Protección como la de Alimentación, tendránun diámetro de 255 mm para poder cumplir con los requerimientos de la aislación eléctricarequerida.

Las cadenas de aisladores estarán configuradas por un aislador para la línea deprotección de (255) mm y por cuatro aisladores para aislar el sistema de (255) mm, en totalcinco aisladores. Esta disposición se empleará tanto en las retenciones como en lassuspensiones.

Aisladores de Suspensión: Construidos en cerámica de color marrón, del tipo órbitay badajo, se emplea en los tendidos de líneas de alimentación ya sea en las suspensiones oen ménsulas ubicadas en los pórticos.

Aisladores de Retención: Construidos también en cerámica de color marrón del tipoperno y horquilla, se emplea en los tendidos de la línea de catenaria (Sostén y Contacto)tanto en las retenciones como en las suspensiones del sistema, en el tendido de las líneasde protección ya sea en las suspensiones, retenciones, antenados y en las retenciones bajopuentes o en parrillas de la línea de alimentación y de protección.

Aisladores de Viga: El aislador de viga o de ménsula, debe cumplir la función deaislar eléctricamente la parte metálica de las ménsulas giratorias respecto de los postes, ala vez que vincula mecánicamente a los mismos, soportando los esfuerzos originados en elpeso de la suspensión de catenaria, las fuerzas de atirantado que dependen del tensado delas mismas y las fuerzas del viento.



Características:

AISLADORES DE SUSPENSIÓN Y RETENCIÓN

NUMERO ELEMENTO USO

1 Aislador de suspensión decampana, Ø 255 mm

Suspensión de hilo de guardia y líneas dedistribución

1 A horquilla, Ø 255 mm Retención del hilo de guardia y líneas dedistribución

2 Aislador de campana normal, Ø255 mm

Suspensión de catenaria

Las características técnicas se detallan a continuación:

CaracterísticasAislador

N°1 N°2

Tensión de contorneo en seco (KV) 60 95

Tensión de contorneo bajo lluvia (KV) 33 50

Carga mínima de rotura a la Tracción (KN) 70 120

Aisladores de Viga

Tensión de contorneo en seco (KV) 230

Tensión de contorneo bajo lluvia (KV) 180

Carga de rotura a la Tracción (KN) 73.5


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Capítulo IVTrevolazavala –Baron 99

Capítulo VI – Estaciones:

4.1. Estaciones de trenes

El objeto de la presente unidad es especificar las condiciones técnicas, de ejecuciónde una instalación eléctrica de una estación de trenes de tamaño medio, la cual poseeráalimentación de dos fuentes, la red de media tensión de 13,2 kV propia del ferrocarril, yotra de la empresa distribuidora EDELAP, existente en cada estación. La conmutación entreuna u otra será automática, teniendo prioridad la línea de fuerza propia. El proyecto de lainstalación se realizó teniendo en cuenta la Norma AEA 90364 – Reglamentación para laejecución de Instalaciones Eléctricas en inmuebles, parte 7.

Cabe mencionar también, que la toma de energía en las estaciones desde la línea(LDF) de 13,2 KV se realizará a través de transformadores aéreos del tipo rural, serán deltipo trifásico de relación 13,2/0,4/0,23 KV ± 5% cuya potencia va desde los 10 a 20 kVA.

La base del transformador se deberá instalar a una altura mínima de tres metros delnivel del suelo.

La línea de bajada se soporta sobre aisladores de perno rígido, y la distancia máximaentre soportes será de 2,5 m y la distancia entre fases de 0,6 m.

Los seccionadores fusibles se colocaran sobre un travesaño, a una distancia de 0,25m entre sí, y a una altura que permita una fácil operación sin riesgos.

Emplazamientos

Según los visto en unidades anteriores la línea del tren roca del presente proyectoestá compuesta por diez estaciones o paradas, siendo las mismas:

Estación Progresivaoriginal (km)

Distancia a próximaestación (km)

1 La Plata 52,83 2,282 Tolosa 50,55 3,023 Ringuelet 47,53 3,504 José Hernández 51,03 5,475 Melchor Romero 56,50 5,406 Abasto 61,90 3,747 km 65,635 65,64 7,808 Gómez 73,44 8,569 km 82 82,00 4,30

10 Brandsen 86,30 -

Las instalaciones de las estaciones La plata, Tolosa y Ringuelet fueron renovadasrecientemente y se encuentran vigentes para su utilización, perteneciendo actualmente alramal La Plata - Constitución. Por lo tanto, lo que veremos a continuación se aplicará para



las siete estaciones restantes.

Será un modelo de estación de tamaño pequeño. La misma estará dividida en dosandenes de ida y vuelta, separados por las vías del tren. Constará de una entrada o hallprincipal con dimensiones de 10 metros de largo por 5 de ancho por 2,6 metros de altura, lacual tendrá dos baños, dos vestuarios, un vestíbulo para atención a clientes, todo estoubicado del lado ida a La Plata. Los andenes serán de 120 metros de largo por 3 metros deancho, provistos con dos techos como refugio de 10 metros x 2,5 metros de ancho ubicadoen las puntas del mismo. (Ver plano adjunto)

La estación de trenes será diseñada y construida con el fin de satisfacer al usuarioque en este caso es el viajero, el cual pueda disfrutar de unas instalaciones nuevas. Laactividad principal que realizará esta nueva obra será cumplir con el horario de trenesexigido por la empresa, haciendo que los viajeros utilicen el servicio público de una formacómoda y satisfactoria, y consigan realizar su recorrido rutinario como es el hecho de ir atrabajar.

4.2. Cálculo de alumbrado interior.

Teniendo en cuenta que el hall principal es un rectángulo y que por su uso seráexclusivamente como sala de espera y recepción de pasajeros, no será necesario queningún punto del mismo sea iluminado de manera puntual, por lo que para calcular lailuminación del mismo, utilizaremos el método de los lúmenes.

Datos de entrada:

- Largo del hall 10 metros.- Ancho 5 metros.- Altura 2,6 metros.- Altura de plano de trabajo 0,85 (en caso de ser necesario el mantenimiento del

edificio).- Nivel de iluminancia media Em por ser sala de espera, será de 150 lux.- Se utilizará tubo fluorescente PHILIP MASTER TL-D Secura 18W/840 SLV/25 con nivel

de iluminación de 1300 lúmenes.- La luminaria será PHILIP TMS022 2xTL-D18W HFS a la cual se le colocarán dos tubos

por luminaria. (catálogos adjuntos).

Las luminarias se colocarán lo más alto posible en el techo, es decir, a 2,6 metros delpiso.

Cálculo del índice del local (K)

=.

ℎ. ( + )

Teniendo en cuenta que h es la altura del techo al plano de trabajo, en nuestro caso1,75 m y que a = 10 metros (largo) y b = 5 metros (ancho)



=10.5

1.75. (10 + 5)= 1.9

El siguiente dato necesario para el cálculo es el coeficiente de reflexión. El hallcentral de nuestra estación consta de dos paredes cerradas y una entrada y salida abiertas.Debido a esto tomaremos como coeficiente de reflexión el valor de 0.

Con este valor y tomando la tabla que nos da el fabricante de la luminaria, podemosobservar que para K = 1,5 el coeficiente de reflexión es 0,42 y para K = 2, el coeficiente dereflexión es 0,49.

Si extrapolamos para un valor de K = 1,9 el coeficiente de reflexión nos dará 0,46, elcual utilizaremos para finalizar los cálculos.

Para calcular el flujo total utilizaremos entonces los siguientes valores:

- Nivel de iluminancia medio Em 150 lux

- Superficie a iluminar 50 m2

- Coeficiente de mantenimiento 0,8 (normalizado para ambientes limpios)

- Coeficiente de utilización (Cu) calculado anteriormente 0,46

∅ =..

∅ =150 500,46 0,8

∅ = 20380

Cantidad de luminarias necesarias:

Si tenemos en cuenta que cada tubo tiene 1300 lúmenes y que se utilizarán dostubos por luminaria, el cálculo nos dará:

=203802 1300

= 7, 83

Por lo que se utilizarán 8 luminarias para la entrada de los pasajeros y quedarán endisposición según el plano adjunto. Además cada uno de los techos que posee la mitad delancho del hall, se iluminara con la mitad de las luminarias dispuestas, es decir 4 luminariaspor techo.



Habiendo realizado este cálculo, podemos proceder a calcular la potencia delcircuito de iluminación interior, la cual estará dada por la potencia de cada tubo.

= 18

= 48

= 864

4.3. Cálculo de alumbrado exterior.

Se utilizarán para iluminación exterior entre los techos del andén, faroles LED de lamarca PARK, los cuales estarán a una distancia de 10 metros unos de otros sobre el andén.

Según el catálogo de las luminarias adjunto, los mismos poseen una potencia de 100w cada uno, teniendo en cuenta que se instalarán unos 20 entre ambos andenes, lapotencia instalada de alumbrado exterior será de 2000 w.

4.4. Protecciones de cada circuito.

Habiendo realizado los cálculos de potencia de iluminación exterior e interiorpodemos diseñar el tablero de protección que alimentará los distintos circuitos de laestación.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen CapítuloVTrevolazavala – Baron 103

Capítulo V – Estudio de impacto ambiental.

Para elaborar el estudio, se sugieren los siguientes ítems que propone el libro“Criterios para la elaboración de estudios de impacto ambiental”, de Luis Fernando Reinoso,escrito para la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable en el año 2013.

5.1. Resumen no técnico (que suele utilizarse para la apertura de información al públicoen general).

El presente proyecto se refiere a la construcción de una catenaria para transmisión deenergía eléctrica para tracción en una línea ferroviaria en 27,5/55 kV, con sistema deautotransformador. Incluye una línea de media tensión trifásica, de 13,2 kV paraseñalamiento y fuerza motriz en las estaciones. Se considera el impacto durante tres etapas:construcción, explotación y abandono.

Los elementos de impacto a considerar son el movimiento de suelo, material ypersonal durante el proceso de construcción de la línea y subestaciones, la generación deempleo directo, indirecto, transitorio y permanente, el Impacto visual en el paisaje, el riesgode electrocución y las intensidades de campo eléctrico y magnético durante la explotación.

5.2. Una declaración del propósito, y objetivos de la propuesta.

El objeto del proyecto es mejorar las condiciones de transporte público de pasajerosentre las ciudades de Brandsen, La Plata y zonas de influencia. Se busca la preservación delmedioambiente durante las etapas de construcción y explotación de la línea. Luego de laconstrucción se dejará el entorno en las mismas condiciones en que estaba antes de lamisma, prestando especial atención a las personas que viven en las proximidades de la vía, laflora y la fauna. Es importante mencionar que el uso de vehículos eléctricos reduce elconsumo de combustibles dentro de las áreas urbanas, mejorando la calidad del aire.

5.3. Referencias de la estructura política, legislativa y regulatoria.

El proyecto cuenta con el apoyo de la Ley N° 27132: “Política de reactivación de losferrocarriles de pasajeros y de cargas, renovación y mejoramiento de la infraestructuraferroviaria, incorporación de tecnologías y servicios. Declaración de interés público nacional”,sancionada el 15 de abril de 2015 y promulgada el 20 de mayo del mismo año.

Para la elaboración del proyecto se tomaron en cuenta las siguientes normativas, quehacen referencia a las distancias mínimas de seguridad y puesta a tierra que debenobservarse en las obras, según los niveles de tensión:



· AEA 95301 - Líneas Aéreas Media y Alta Tensión.

· EN 50119 - 2009 Sistemas de Catenaria.

· EN 50122-1 Aplicaciones de ferrocarriles – Instalaciones fijas.

· EN 50124-1 (niveles de tensión).

· EN 50149 Líneas de Contacto.

Extracto de la Res 77/98

Reproducimos a continuación parte de la Resolución S.E. 77/98 de la Secretaria deEnergía, que describe las condiciones que deben cumplir el proyecto, la ejecución y laexplotación de instalaciones de transmisión y distribución de energía eléctrica, a efectos degarantizar la compatibilidad de las instalaciones con el ambiente. En dicha reglamentación seestablecen los siguientes parámetros ambientales cuyo cumplimiento garantiza lacompatibilidad mencionada:

“Anexo 1: parámetros ambientales.

a) Ocupación del espacio. Se refiere al nivel de modificación que tendrá la obra sobre elespacio y el uso, presente y futuro. En nuestro caso no es muy significativo ya que la víaexiste desde hace tiempo.

b) Impacto visual. Se consideran los siguientes aspectos:

· El punto de vista paisajístico.

· La afectación de la flora y fauna.

· El respeto a las condiciones de escurrimiento natural de las aguas.

· La incidencia sobre el patrimonio histórico y cultural.

· La ocupación del espacio.

· La interferencia con otras instalaciones.

c) Radiointerferencia. Se debe al campo eléctrico intenso en las cercanías de los conductoresy la morsetería, que se manifiesta en dos fenómenos distintos: el efecto corona y lasmicrodescargas disruptivas.

Efecto corona: son descargas eléctricas parciales en un medio dieléctrico gaseoso, enregiones de alta intensidad de campo eléctrico del entorno de los conductores. Estasdependen del diseño de la línea y las condiciones climáticas, e interfieren casiexclusivamente en la banda de frecuencias inferiores a Treinta Mega Hertz (30 MHz) (radioAM), fenómeno reconocido como Radiointerferencia (RI).

Descargas disruptivas (microdescargas que tienen lugar generalmente en la morseteríay que se deben a falsos contactos o a imperfecciones en el ensamble entre un aislador y sumorsetería). Estas dependen de aspectos constructivos e interfieren en un espectro que



alcanzan los centenares de MHz (radio FM y TV). Los elementos de las líneas y lassubestaciones deben ser ensayados y cumplir con los requerimientos de Radiointerferenciaindicados en los procedimientos del Comité Internacional Especial De PerturbacionesRadioeléctricas (CISPR) N° 18 Partes 1, 2 y 3: Características de líneas y equipamientos de altatensión relativas a perturbaciones radioeléctricas; Parte 1: Descripción del problema, Parte 2:Métodos de medición y procedimientos para la determinación de límites, Parte 3: Prácticapara minimizar la generación de ruido). Cumplidos los requerimientos anteriores, el cálculode los niveles de Radiointerferencia (RI) se realiza sólo por descarga corona en losconductores. El nivel tolerable de Radiointerferencia (RI) depende de:

· Los tipos de comunicaciones a proteger.

· Los niveles de señal de las comunicaciones a proteger.

· El nivel de la calidad de la recepción.

· Los límites de tiempo en la interferencia prevista.

Para la definición de la franja perturbada, se utilizarán los procedimientos indicadospor el Comité Internacional Especial De Perturbaciones Radioeléctricas (CISPR) N° 18- 1, 2 y 3.

De acuerdo con las normas de la Comisión Nacional de Telecomunicaciones, se fija unnivel máximo de Radiointerferencia (RI) en: cincuenta y cuatro decibeles (54 dB) durante elochenta por ciento (80 %) del tiempo, en horarias diurnos (Norma SC-S3.80.02/76 -Resolución ex - SC N° 117/78), medidos a una distancia horizontal mínima de CINCO (5) vecesla altura de la línea aérea en sus postes o torres de suspensión (Norma SC-M- 150.01).

Se fija un valor de máxima interferencia de treinta decibeles (30dB), para protecciónde señales radiofónicas, con calidad de recepción de interferencia no audible (Código 5 deCIGRE).

d) Ruido.

En las subestaciones se evaluarán los datos garantizados de ruido máximo a producirpor los transformadores u otros equipos. Los mismos deberán cumplir con las exigencias dela norma IEC 651 (1987) e IRAM N° 4074-1/88 "Medición de niveles de presión sonora".

Se deberá cumplir con la norma IRAM N° 4062/84 (Ruidos molestos al vecindario).

e) Campos de baja frecuencia (eléctrico y de inducción magnética).

En presencia de campos eléctricos y magnéticos generados por las líneas, puedenaparecer por acoplamiento electrostático (E/S) y acoplamiento magnético (E/M) tensiones ycorrientes en instalaciones cercanas, tales como alambrados, cercas, cañerías de riego, líneasde comunicación, etc., las cuales pueden producir efectos sobre las personas y/o lasinstalaciones.

En base a las documentos elaborados conjuntamente por la Organización Mundial DeLa Salud (OMS), La Asociación Internacional De Protección Contra La Radiación No Ionizante(IRPA) Y El Programa Ambiental De Naciones Unidas, los cuales recopilan en diferentespaíses, los valores típicos de la mayoría de las líneas que se encuentran en operación, se



adopta el siguiente valor límite superior de campo eléctrico no perturbado para las líneas, encondiciones de tensión nominal y conductores a temperatura máxima anual: Tres KilovoltiosPor Metro (3 kV/m), en el borde de la franja de servidumbre, fuera de ella y en el bordeperimetral de las subestaciones, medido a un metro del nivel del suelo.

Cuando no estuviera definida la franja de servidumbre, el nivel de campo deberá serigual o inferior a dicho valor en los puntos resultantes de la aplicación de las distanciasmínimas establecidas en la Reglamentación de la Asociación Electrotécnica Argentina (AEA)sobre Líneas Eléctricas Aéreas Exteriores.

Campo de inducción magnética: En base a la experiencia de otros países, algunos delos cuales han dictado normas interinas de campos de inducción magnética y a los valorestípicos de las líneas en operación, se adopta el siguiente valor límite de campo de inducciónmagnética para líneas, en condiciones de máxima carga definida por el límite térmico de losconductores:

Doscientos Cincuenta Mili Gaussios (250 mG) ó 25 µT (microTeslas), en el borde de lafranja de servidumbre, fuera de ella y en el borde perimetral de las subestaciones, medido aun metro del nivel del suelo.

Cuando no estuviera definida la franja de servidumbre, el valor de campo deberá serigual o inferior a dicho valor en los puntos resultantes de la aplicación de las distanciasmínimas establecidas en la Reglamentación de la ASOCIACION ELECTROTECNICA ARGENTINA(AEA) sobre Líneas Eléctricas Aéreas Exteriores.

f) Limitación de la corriente de contacto.

El nivel máximo de campo eléctrico y de campo de inducción magnética, en cualquierposición, deberá ser tal que las corrientes de contacto en régimen permanente, debido alcontacto con objetos metálicos largos cercanos a las líneas, no deberán superar el límite desalvaguarda de cinco mili amperios (5mA).”

5.4. Descripción del proyecto de la propuesta y cómo deberá implementarse(construcción, operación y cierre).

a) Los siguientes aspectos se deberán tener en cuenta durante la etapa de construcción.

En los movimientos de suelo deberá cuidarse de disponer el material de lasexcavaciones de manera que no interfiera con la vía, los caminos adyacentes, instalaciones ycursos de agua cercanos. Una vez finalizada la obra, se distribuirá y nivelará evitandomontículos, tratando en lo posible que el terreno tenga el mismo aspecto que tenía antes delinicio de las tareas. Se deberán disponer todos los residuos generados según las normativasvigentes, tanto para los de origen doméstico como los de tipo industrial, evitando el vertidodirecto sobre el suelo y cursos de agua. En caso que sea necesario talar árboles por causa dela obra, se deberán reponer al menos uno por cada árbol eliminado. En toda la obra sedeberán demarcar y vallar las excavaciones, así como los equipos y vehículos que entrañenalgún riesgo como grúas, excavadoras, etc. Una vez finalizada la obra, la zona debe quedar



totalmente prolija, nivelada y limpia.

b) Aspectos a verificar durante la operación y puesta en marcha.

Se medirá el nivel de ruido audible. Se verificará la ausencia de interferencia en lasfrecuencias de radio, y se medirán las intensidades de campos eléctrico y magnético. Todaslas estructuras metálicas cercanas a la vía deberán ponerse a tierra para evitar la presenciade tensiones inducidas como consecuencia de la corriente de tracción.

c) En la etapa de abandono.

Cuando el sistema llegue al final de su vida útil, se desmontarán los cables de lacatenaria y se retirarán los postes y pórticos. En los edificios que alberguen transformadoresu otros equipos, luego de desmontarlos y retirarlos, se verificará su estado y se determinarási serán demolidos o reconvertidos para otro uso. Dado que la humanidad experimentacambios tecnológicos grandes en poco tiempo, se deja para el momento de cese de laexplotación la elaboración del mejor plan que se pueda llevar adelante con los recursos yconocimientos disponibles en ese momento.

5.5. Matrices de Leopold.

Presentamos a continuación las matrices de Leopold para enumerar y ponderar losdistintos impactos considerados en las tres etapas del proyecto. Consisten en cuadros dedoble entrada de relación causa efecto. Se utilizan para identificar el impacto inicial en unentorno natural. En ellas se enumeran las actividades a desarrollar durante el proyecto,asignándoles un valor y un signo (positivo o negativo).

AguaCalidad de agua de río

-10-15

-5-2

-32Suelo

Calidad del suelo-15

-27-10

-25-10

-87Calidad (gases y partículas)

-15-20

-26-15

-25-101

Ruido30

-20-26

-15-20

30-81

Radiaciones no ionizantes

EstéticaVistas escénicas y panorám

icas-10

-5-20

-5-5

-35Salud y seguridad (poblac./trabaj.)

-20-18

-10-10

-58Vivienda y agriculturaEm

pleo (Servicios)35

2530

3030

25175

InfraestructuraTransporte público

6525

3030

2525

405-35

-105-139

-25-110

-57-907

Importancia

ValoraciónNo siginificativo

<8Bajo

9-13M

oderado14-29

Relevante30-45

Muy Severo

>45

-2 -40

Suma de impactos positivos

Suma de impactos negativos

CUADRO

N° 1

Suma de im

pactos positivos

CONDICIONESBIOLÓGICAS

Fauna

Flora

CATEGO

RÍAATRIBU

TO

Atmósfera

Contratación demaquinaria y equipos

-20-15

-5-2

Proyecto Final - Trevolazavala – Baron Página 108

Suma de im

pactos negativos

RESUM

EN M

ATRIZ DE VALORACIÓ

N DE IM

PACTOS

ACTIVIDAD FASE DE PREPARACIÓN

DEL TERRENO

Y CON

STRUCCIÓ

N

Desbroce de lavegetación a lo largo de

la vía y franja deservidumbre

Transporte de equiposy materiales

Obras civiles

Trabajos eléctricos einstrumentación

Tendido de línea detransmisión

Manejo de residuos

Animales

Plantas

FACTORESCULTURALES

Estatus cultural

ELEMENTOS AMBIENTALES

CARACTERÍSTICASFÍSICAS Y

QUÍMICAS


SueloCalidad del suelo

-2-2

Calidad (gases y partículas)Ruido

-20-5

-25Radiaciones no ionizantes


icas-10

-15-25

Salud y seguridad (poblac./trabaj.)-5

-5-10

Vivienda y agriculturaEm

pleo (Servicios)30

3010

32102


4040

7030

1032

284-47

-41-2

-22-222

Importancia


<8Bajo

9-13M

oderado14-29

Relevante30-45

Muy Severo

>45


CUADRO

N° 2

RESUM

EN M

ATRIZ DE VALORACIÓ

N DE IM

PACTOS

ACTIVIDAD FASE DE OPERACIÓ

N Y M

ANTEN

IMIEN

TO

Suma de impactospositivos

Suma de impactosnegativos

Operación deCatenaria y

Subestaciones

Mantenimiento de la

Catenaria

Manejo deresiduos

Contrataciónde servicios

Riesgos


FACTORESCULTURALES CATEG

ORÍA

ATRIBUTO

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y

QUÍMICAS

Atmósfera

CONDICIONES

BIOLÓGICAS

FloraPlantas

Estatus cultural

Suma de im

pactos positivosSum

a de impactos negativos

-26

FaunaAnim

ales-7

-15-22

-5-21


SueloCalidad del suelo

-20-5

-10-35

Calidad (gases y partículas)-25

-10-10

-5-50

Ruido-25

-20-10

-10-65

Radiaciones no ionizantes


icas-10

-2010

10-30

Salud y seguridad (poblac./trabaj.)-10

520

25-10

Vivienda y agriculturaEm

pleo (Servicios)10

3545


1015

4035

200-105

-85-30

-15-470

Importancia


<8Bajo

9-13M

oderado14-29

Relevante30-45

Muy Severo

>45


CUADRO

N° 3

RESUM

EN M

ATRIZ DE VALORACIÓ

N DE IM

PACTOS

ACTIVIDAD ABANDO

NO

Suma de impactospositivos

Suma de impactosnegativos

Desmontajeequipos e

instalacioneselectromecánica

Demolición deobras civiles

Relleno deexcavaciones

Manejo deresiduos sólidos

Contratación demaquinaria y

personal

10


FACTORESCULTURALES CATEG

ORÍA

ATRIBUTO

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y

QUÍMICAS

Atmósfera

CONDICIONESBIOLÓGICAS

FloraPlantas

Estatus cultural

Suma de im

pactos positivosSum

a de impactos negativos

-40

FaunaAnim

ales-5

1010

-5

-20-20

10

Mov

imie

nto

desu

elos

Mov

imie

nto

vehi

cula

r

Colo

caci

ónde

post

es

Tend

ido

deca

bles

Cons

truc

ción

deac

ceso

sy

zona

sext

erio

res

Man

teni

mie

nto

dees

paci

osve

rdes

adya

cent

esa

laví

a

Ope

raci

ón

Serv

icio

saux

iliar

es

Gases TR TR -- -- TR -- -- --Materialparticular

TR TR TR -- TR PR -- --

TR TR TR TR TR -- -- --

-- -- -- -- PR PR -- --

Topografía PR -- -- -- PR -- -- --

Calidad PR TR PR TR PR PR -- --

Calidad -- -- -- -- -- -- -- --

Cantidad -- -- -- -- -- -- -- --

Drenaje -- -- -- -- -- -- -- --

Calidad -- -- -- -- -- -- -- --

Cantidad -- -- -- -- -- -- -- --

Terrestre PR TR TR PR PR -- --

Terrestre -- -- -- -- -- -- -- --

Terrestre PR -- -- -- PR -- -- --

Local PR TR -- -- PR -- PR --

Conservación -- -- -- -- -- PR PR --

-- -- -- -- -- PR PR --

-- -- -- -- -- -- -- --

-- -- -- -- -- -- PR --

Primario -- -- -- -- -- -- -- PR

Secundario -- -- -- -- -- -- -- PR

Terciario -- -- -- -- -- -- -- PR

PR -- PR PR PR -- -- PR

-- TR -- -- TR -- -- --

Patrimonio cultural

Med

ioso

cioe

conó

mic

o

Acci

ones

Actividades y uso delsuelo

Vegetación

Fauna

Ecosistemas

Paisaje

Patrimonio natural

Suelos

Medio receptor

Infraestructura

Calidad deaire

Ruido

Microclima

Aire

Construcción ampliación


P: permanente T: temporario

Relieve

Recu

rsos

hídr

icos

R: reversible I: irreversibleTránsito y transporte

Sectores económicos

Superfi-ciales

Subterrá-neos

OperaciónM

edio

natu

ral

Población


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Capítulo VTrevolazavala – Baron 112

5.6. Comparación de las propuestas alternativas (con inclusión de la alternativa de nohacer). Independientemente del lugar de ubicación en el informe final, las alternativasdeben contener sus impactos, y gestión prevista. Descripción de la ubicación delproyecto; su relación con otras propuestas, usos actuales del suelo y políticasrelevantes y planes para el área.

No existen propuestas alternativas porque el suelo ya está asignado al ferrocarril y elimpacto de la obra en todas sus etapas es bajo. La alternativa de no hacer implicaríamantener tráfico con locomotoras o coches motor diesel, con emisión de ruido, gases deescape y mayores vibraciones en los terrenos circundantes. El proyecto se ubica en unafranja de terreno de unos 7 metros de ancho, salvo estaciones y zonas de doble vía, por 39km de longitud. El uso del suelo no se modifica en virtud de la existencia previa de las vías.

5.7. Consideración de los principales impactos (positivos y adversos) que se identificancomo potenciales resultados de la propuesta, las características previstas (ej.magnitud, ocurrencia, temporalidad, etc.); las medidas de mitigación propuestas; losefectos residuales y todas las limitaciones y limitaciones de los datos y del análisis.

En general la mayoría de los impactos son positivos y se refieren a la mejora en lacalidad de viaje de los usuarios del transporte público, menor presciencia de gases de escapey ruido de motores de combustión interna, y supresión de venteos de aceite sobre la vía. Encuanto a los campos electromagnéticos, no representan un riesgo por la distancia deseparación entre la vía y las viviendas aledañas, considerando el nivel de media tensión y quelas corrientes son relativamente bajas. La construcción de la obra generará empleo directo,que comprende a las personas contratadas específicamente para la obra, y empleo indirecto,por uso de materiales, contratación de servicios, consumo de alimentos, etc. Como impactosnegativos podemos mencionar la inducción en estructuras metálicas adyacentes a la vía, quees mitigada por la puesta a tierra de las mismas. También el riesgo de electrocución, para locual se prestará especial atención al estado de los carteles indicadores de alta tensión, vayas,rejas y alambrados perimetrales. La alteración visual del paisaje pasa casi desapercibida envirtud de la creciente urbanización de la zona, presencia de otras líneas cercanas, y de que laaltura media del sistema de catenaria ronda los 10 metros. Las alteraciones que pudieranproducirse en el terreno por presencia de personal y maquinaria de obra, serán restituidas asu estado inicial, o se compensarán, quedando el área siempre en óptimas condiciones,limpia, nivelada y sin residuos de ningún tipo.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen ConclusionesTrevolazavala – Baron 113

Conclusiones:

6.1. Resultados y Análisis.

El proyecto tiene dos componentes principales, una electromecánica consistente enla instalación de postes, el tendido de cables y la colocación de autotransformadores ytransformadores con sus protecciones, y otra componente civil que incluye adecuar losandenes a la altura del piso de los coches, y renovar los edificios, los pasos a nivel y loscruces con las rutas provinciales N° 6 y 36, y Nacional N° 2. No se incluye aquí, pero se debetener en cuenta la reconstrucción de gran parte de la traza, que en algunos sectores seencuentra intrusada, y la reposición de vías y alcantarillas.

El impacto ambiental se puede considerar en dos aspectos: la etapa de construccióny la de operación. En la primera, los componentes principales son los movimientos de suelo,uso de maquinaria y disposición de residuos. En la segunda, consideramos los camposelectromagnéticos generados por la catenaria y la línea de fuerza, las interferencias en laslíneas de comunicaciones adyacentes y la inducción en todas las estructuras metálicas ylíneas cercanas a las vías.

6.2. Conclusiones y Propuestas

Se propone instalar una catenaria con autotransformadores y sistema de 2 x 25 kVpor las ventajas que presenta. En primer lugar no es necesario instalar una subestación detracción, dada la frecuencia esperada de los trenes y la disponibilidad de potencia en lassubestaciones existentes. Gracias al uso de autotransformadores se reducen las caídas detensión a lo largo de la línea. Los coches eléctricos no emiten gases de escape y son menosruidosos que un motor de combustión interna, con lo que se logra un impacto positivo en lacalidad del aire en las zonas de influencia. Además, estos vehículos poseen una granaceleración, lo que permite una reducción en los tiempos de viaje.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen BibliografíaTrevolazavala – Baron 114

Bibliografía:

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http://servicios.infoleg.gob.ar/infolegInternet/verNorma.do?id=247081

· IAME (2017). Relevamiento del estado de situación, Línea General Roca, Ramal Ringuelet– Brandsen. Departamento de Mecánica, Facultad de Ingeniería, UNLP. Recuperado dehttps://www.ing.unlp.edu.ar/sitio/institucional/difusion/archivos/Informe_ramal_LaPLata_Brandsen.pdf

· JARTS CONARSUD (1976). Estudio de Ingeniería y Proyecto de Electrificación de losservicios suburbanos de la Línea Roca.

· Kiessling, F., Puschmann, R., Schmieder, A., Schneider, E. (1997). Contact lines for electricRailways. SIEMENS.

· Ley N° 27132, 20 de mayo de 2015, para la reactivación de los ferrocarriles de pasajeros yde cargas. Recuperado de

· Ministerio del Interior y Transporte (2015). Plan Operativo Quinquenal 2016 – 2020.Recuperado de https://docplayer.es/10624564-Plan-operativo-quinquenal-2016-2020-nuevos-ferrocarriles-argentinos-operadora-ferroviaria.html

· Norma AEA 90364 – Reglamentación para la ejecución de Instalaciones Eléctricas eninmuebles. Parte 7.

· Norma AEA 95301 – Reglamentación para Líneas Aéreas exteriores de Media y AltaTensión.

· Norma UNE-EN 50119:2010: Aplicaciones ferroviarias. Instalaciones fijas. Líneas aéreas decontacto para tracción eléctrica. Vigente. Es modificada por UNE-EN 50119: 2010/A1:2013. Será modificada por: PNE-prEN 50119:2017.

· Norma UNE-EN 50122-1:2011: Aplicaciones ferroviarias. Instalaciones fijas. Seguridadeléctrica, puesta a tierra y circuito de retorno. Parte 1: Medidas de protección contra loschoques eléctricos. Vigente

· Norma UNE-EN 50124-1:2017: Aplicaciones ferroviarias. Coordinación de aislamiento.Parte 1: Requisitos fundamentales. Distancias en el aire y líneas de fuga para cualquier


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen BibliografíaTrevolazavala – Baron 115

equipo eléctrico y electrónico. Vigente.

· Norma UNE-EN 50149:2012: Aplicaciones ferroviarias. Instalaciones fijas. Traccióneléctrica. Hilos de contacto acanalados de cobre y de aleación de cobre. Vigente.

· Nuevo Central Argentino (2014). Manual Integral de Vías. Recuperado dehttp://www.alaf.int.ar/publicaciones/MANUAL_INTEGRAL_DE_VIAS.pdf

· Pisano, Carlos (2018). Manual Técnico. Distribución de componentes y sus funciones.Explicación de planos eléctricos de los coches CSR de la línea Roca. Parte 1. Documentointerno de material rodante, Trenes Argentinos Operaciones.

· Pliego de especificaciones Técnicas, Electrificación del ramal P. Constitución – La Plata.Tomo II, Parte 2, sección VI (2013). Recuperado dehttps://www.uec.gob.ar/uec2009/shared/uploads/web/filelibrary/CATENARIA%20Tomo%20II%20%20Publicado.pdf

· Reinoso, L. F. (2013). Criterios para la elaboración de estudios de impacto ambiental.Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación.

· Resolución N° 77/98, año 1998, sobre el impacto ambiental de los campos eléctricos ymagnéticos generados por líneas de transmisión de alta tensión. Recuperado dehttp://www.enre.gov.ar/web/bibliotd.nsf/5D4DE5955C4446E00325694A00638422/23bf49dd9527842e032565cb00692f78?Open

· Soibelzón, H. (2007). Cálculo mecánico de líneas aéreas, apunte de cátedra. UNLP – UBA.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Anexo ITrevolazavala – Baron 116

Anexo I: uso del Autotransformador

Sistema de 2 x 25 kV. Caídas de tensión.

Nuestra línea tiene forma de red, eso hace que la circulación de corrientes y el cálculode caídas de tensión sean laboriosos. Podemos simplificar los cálculos con resultadossatisfactorios. El tren es una carga monofásica que se alimenta a 25 kV desde la catenaria através del pantógrafo, retornando la corriente por los rieles. La tensión de catenaria provienede la subestación, el retorno se toma del punto medio de los autotransformadores, y el otropunto de los mismos se alimenta de la línea de transmisión proveniente de subestación. Ladistribución de corrientes para un tren se muestra en el siguiente gráfico. Losautotransformadores reciben alimentación en 50 kV.

La distribución de corrientes entre catenaria y vías es I = I1 + I´1 + I2 + I´2. Podemossuponer que I1 = I´1 e I2 = I´2 por lo tanto I = 2 (I1 + I2).

La corriente que circula por un tren es:

I =

Cuando está acelerando será:

I =

= 100 A

A velocidad constante:

I =

= 50 A

Durante el frenado, entrega:

I =

= 20 A

50 kV

25 kV



Detenido en una estación:

I =

= 17 A

Inicialmente el tren se encuentra en la ubicación de AT.1 y recibe corriente desde laSE. Cuando parte hacia AT.2 las corrientes se reparten a medida que avanza entre AT.1 y AT.2como se ve en el gráfico, o sea que recibe alimentación desde ambos lados de la catenaria, ylo mismo ocurre con las corrientes de retorno:

El siguiente cálculo se extrajo del proyecto de electrificación elaborado por JartsConarsud. Vamos a describir las impedancias puestas en juego.

1. Circuito original:

En el autotransformador, la relación de espiras es de 1 a 1.

Zaa (LC): impedancia propia correspondiente a la distancia unitaria (1 km) de la línea

de contacto y la línea de sostén.

Zbb (V): impedancia propia correspondiente a la distancia unitaria de la vía.

Zcc (LA): impedancia propia correspondiente a la distancia unitaria de la línea de

alimentación.



Zab Zbc Zca: impedancia mutua correspondiente a la distancia unitaria (LC - V) (V - LA)

(LA - LC)

Zg: impedancia de pérdida de autotransformador.

2. Circuito equivalente:

Definiremos las siguientes impedancias:

ZA = Zaa

ZB = Zbb

ZC = ( )

ZAB = Zab

ZBC = ( )

ZCA = ( )

i=2I

Si suponemos que Zg = 0 y que la suma de las corrientes LC - V - LA sea cero, se anulanZAB, ZBC y ZCA, quedando las impedancias:

Z1 = ZA + ZBC - ZAB - ZCA

Z2 = ZB + ZCA - ZAB - ZBC

Z3 = ZC + ZAB - ZBC - ZCA

Por lo tanto se anulan las impedancias mutuas y sólo quedan las propias.En un punto genérico cualquiera del circuito de alimentación, el circuito equivalente

queda de la siguiente manera:



Y los valores de impedancia pueden obtenerse así:

Z2 y Z3 en paralelo, y en serie con Z1

El paralelo entre Z2 y Z3 es:

Z2 // Z3 =

Las impedancias se representan en función de las distancias Ln, Xn y Dn.



Impedancia de (A): Z1 Ln

Impedancia de (B): [ ( ) ] [ ( ) ]

=

( ) ]

=

[ ]

( ) =

Impedancia de (C): ( )

La impedancia total de todo el circuito es:

Zc=A+B+C

Zc=Z1Ln+

+ ( )

=

[Z1Ln(Z2+Z3)+ 2 − 2 + 2 3 + 2 3( − )]

=

[Z1Ln(Z2+Z3)+ 2 − 2 + 2 3( + − )]

=

[( 1( 2+Z3)+Z2Z3)Ln+ 2 ( − )]=

Zc=( 1 +

)Ln+

1 −

Finalmente:

ZL = Z1 +

Z`L =

La distancia hasta el punto AT es Xn = 0, ó Xn = Dn.e = caída de tensióne0 + et – ec = caída desde la fuente hasta AT1



en = caída de tensión correspondiente al sistema catenaria

La caída de tensión en D es: C – ZL L1 (i1 + i2 + i3) + Z`L 1 − x1 i1

La caída de tensión en E es: C – ZL L1 i1 + D1 (i2 + i3)

La caída de tensión en F es: C – ZL L1 i1 + L2 (i2 + i3) + Z`L 1 − x2 i2

La caída de tensión en G es: C – ZL L1 i1 + L2 i2 + (D1 + D2) i3

La caída de tensión en H es: C – ZL L1 i1 + L2 i2 + L3 i3) + Z`L 1 − x3 i3

La caída de tensión en I es: C – ZL L1 i1 + L2 i2 + L3 i3

El factor de potencia varía con la posición del tren, y modifica la caída de tensión.Fijamos su valor en 0,8 para calcular la caída de tensión por unidad de corriente y porkilómetro.



Para la catenaria simple los valores de impedancia son:

Z1=0,0739+j0,1205Ω/km

Z2=0,1852+j0,4542Ω/km

Z3=0,0093+j0,0344Ω/km

Cálculo de ZL

ZL=Z1+

ZL=(0,0739+j0,1205)+ ( , , )( , , )( , , ) ( , , )

ZL=0,0829+j0,1527Ω/km

eL=IZL

Considerando I = 1 A km tenemos:

eL=I(Rcosϕ+Xsenϕ)=(0,0829x0,8)+(0,1527x0,6)=0,157≈0,16V

ZL= =0,16

Cálculo de Z´L

Z`L=

Z´L=( , , )

( , , ) ( , , )

ZL=0,1757+j0,4237Ω/km

Procediendo como antes:

e´L=I(Rcosϕ+Xsenϕ)=(0,1757x0,8)+(0,4237x0,6)=0,394≈0,40V

Z´L=´ =0,40

Caída de tensión. Caso 1:

En el siguiente cuadro vemos las magnitudes de las corrientes, las tensiones y lasdistancias:



Cálculo de las caídas de tensión

Caso 1: 2 trenes acelerando, 1 v cte.Ubicación tren n°1: Brandsen, acelerando a k82Ubicación tren n°2: V cte. De Abasto a k65Ubicación tren n°3: Ringuelet, acelerando a Hernández

UA (kV): 25

N° de trenes: 3L1: 0,1 i1: 100 Ua: 25000L2: 18,5 i2: 50 Ub:L3: 44 i3: 100 Uc: 25000x1: 5 Ud: 24847y1: 5 I: 250 Ue: 22868x2: 5 Uf: 24581y2: 5 D1: 14,20 Ug: 21484x3: 5 D2: 11,54 Uh: 23935y3: 5 D3: 12,60 Ui: 19665

ZL: 0,17375

ZL´: 0,45869

De la tabla de horarios, verificando la posición de los trenes en un momento dado,establecemos cuál sería la situación más desfavorable para realizar el cálculo. Delcronograma observamos que, mientras tenemos un tren acelerando en el extremo másalejado (Brandsen), tenemos otro tren marchando a velocidad constante de Abasto a km65, y el tercero en Ringuelet, acelerando hacia Hernández.

Los trenes 1 y 3 están consumiendo 100 A mientras que el tren 2, 50 A. Si la tensiónen el punto C es 25 kV, el primer tren está a la misma tensión de C, 25 kV. El tren 2 está aaproximadamente 24,5 kV. Y el tren 3 a 19,6 kV, justo por encima del límite inferior de 19kV. Todos los trenes están en condiciones de operar. En la condición a futuro, con el doblede consumo, podría sostenerse la marcha si garantizáramos al menos 28,5 kV en Ringuelet,algo que es factible porque la máxima tensión en la SE es de 29 kV. Eventualmentepodríamos evaluar la construcción de una SE en cercanías de Brandsen, para alimentarexclusivamente este ramal.

Por lo dicho, la catenaria debería ser capaz de suministrar 250 A en la situaciónactual, y 500 A en el futuro. La línea de contacto a utilizar de 110 mm2 puede transportar demanera continua hasta 780 A. Considerando que la línea de sostén (carga de rotura mayora 3900 kg), de acero y 90 mm2, se tiende en paralelo, la capacidad de transporte decorriente aumenta.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Anexo IITrevolazavala – Baron 124

Anexo II: cálculo del autotransformador

II.1. Autotransformador.

Vamos a calcular la capacidad de los autotransformadores para el caso en quecircularan tres trenes simultáneamente en el ramal. Como se ha mencionado en el capítuloanterior, la línea que se está proyectando, cuenta con cuatro centros deautotransformación dispuestos en las estaciones de: Ringuelet, Abasto, Gómez y Brandsenrespectivamente, debido a que la distancia entre ellos está comprendida entre los 10 y 15km.

En la figura siguiente podemos observar como quedarían distribuidos los mismos:

ESTACIÓN KILOMETRO

PUESTO DE

SECCIONAMIENTO Y

AUTOTRANSFORMACIÓN

Ringuelet 5,3 km PSA– PAT1

J. Hernández 8,8 km

M. Romero 14,2 km

Abasto 19,6 km PAT2

km. 65,63 (Apeadero) 23,4 km

Gómez 31,2 km PAT3

km. 82 (Apeadero) 39,7 km

Brandsen 44 km PAT4

Ramal Ringuelet–Brandsen

El recorrido de la misma es de 38,8 km trazados desde Ringuelet (km 47,5) hasta elkm 86,3 en la estación Brandsen.

En general la utilización de los autotransformadores tiene varios propósitos:El primero es que, utilizando autotransformadores con relaciones (1:1) y

aprovechando la multiplicidad de tomas para variar el voltaje de alimentación, podemosentonces así compensar las caídas de tensión en los extremos de la línea.

Y segundo es que, en los métodos de alimentación duales conocidos como 2x25 kV(donde los transformadores de las subestaciones alimentan a +25 kV a la catenaria y a -25kV al feeder o alimentador negativo y con la toma intermedia o neutra al carril o riel), losautotransformadores con 50 kV en el primario, la transmisión de potencia entre la



subestación y el autotransformador a donde se encuentra el tren es como si fuera unsistema bifásico funcionando a 50 kV, esto implica que, al ser mayor la tensión en estetramo, la corriente sea menor y las caídas de tensión también son menores, pudiéndoseaumentar la longitud del tramo alimentado por la subestación.

Una razón muy importante por lo cual se intercalan autotransformadores a lo largode la línea es evitar el retorno de corriente por la vía en los tramos donde no circula el tren.Esto se consigue redistribuyendo las intensidades de retorno que penetran por la tomamedia de los autotransformadores hacia el feeder negativo, el cual se convierte así en elcable de retorno de la intensidad principal.

En nuestro caso utilizaremos autotransformadores monofásicos cuyascaracterísticas mencionamos a continuación:

Autotransformador

Potencia propia: 3000 kVA

Potencia a la línea: 6000 kVA

Fases: 1

Conexión li0

Tensión nominal primario: +/- 27,5 kV

Tensión nominal secundaria: +/- 27,5 kV

II.2. Cálculo de la Capacidad de los Autotransformadores

Para el cálculo de las capacidades de cada autotransformador tendremos en cuentalas siguientes consideraciones:

a) La corriente instantánea de cada AT es la mitad del máximo valor de la corrientede carga unitaria, por lo tanto, la capacidad del AT será algo mayor para prever loscasos de superposición y/o concentración de mayores cargas.

b) Cuando se tienen instalados varios AT en un circuito de alimentación, el ATubicado en la mitad del circuito será el más cargado, por lo que para el cálculo setomará como base, la capacidad del mismo.

c) La carga es constante, pero la intensidad de la corriente tiene una forma de ondatriangular, por lo que se considerará la corriente eficaz para la determinación de lacapacidad del AT.

La distancia entre los AT en el presente proyecto va entre los 10 a 15 km y elintervalo promedio entre las estaciones es de 6,3 km.

Cuando el tren (Carga) se encuentre sobre el autotransformador AT2/AT3 lacorriente del autotransformador será máxima, pero la corriente debido a la carga será lamitad ya que la otra mitad la suministra directamente la subestación.

Para el cálculo de la capacidad del autotransformador, además de tener en cuentalas consideraciones anteriores, estimaremos un valor aproximado de la corriente



equivalente que toma un tren en marcha energizada.

De los cuadros desarrollados en el capítulo 1, punto 1.1.2, potencia y energía, sededuce que la potencia máxima consumida se da durante el arranque del tren. Por endetenemos:

Para 3 coches………………………. 100 A

Para 7 coches………………………. 200 A

El valor eficaz de la onda triangular puede obtenerse de la fórmula (serie deFourier): A x 0,577 (siendo A, el valor máximo)

100 x 0,577 ~ 58 A (Para tres coches)

200 x 0,577 ~ 115,4A (Para siete coches)

Redondeando estos valores a 55 A y 130 A respectivamente, la capacidad necesariadel autotransformador para una sección ferroviaria atendida por trenes de tres coches será:

C.AT = 55 x 25 = 1375 kVA

Y para el caso de 7 coches:

C.AT = 115 x 25 = 2875 kVA

II.3. Reajuste de la Capacidad del AT conforme al Diagrama Horario de Trenes

De acuerdo con lo mencionado en el capítulo 1 sobre la frecuencia de trenes, sehabía citado de que la misma sea de un tren cada 40 minutos, en horario pico, por lo queseguidamente planteamos un posible diagrama horario, en el cual se observa que, en laestación Abasto se produce el encuentro de trenes, por lo que se deberá realizar un sistemade doble vía para permitir dicho entrecruzamiento.

II.3.1. Posible - Diagrama Horario

ESTACIÓN NÚMEROHORA T1

IDAHORA T1VUELTA HORA T2 IDA HORA T2

VUELTA HORA T3 IDA

La Plata 1 05:59 07:35 06:39 08:25 07:19Tolosa 2 06:02 07:32 06:42 08:22 07:22

Ringuelet 3 06:05 07:29 06:45 08:19 07:25Hernández 4 06:09 07:25 06:49 08:15 07:29M. Romero 5 06:15 07:19 07:05 08:09 07:35

Abasto 6 06:22 07:12 07:12 08:02 07:42km. 65 7 06:29 07:05 07:19 07:55 07:49Gómez 8 06:33 07:01 07:23 07:51 07:53km. 82 9 06:40 06:54 07:30 07:44 08:00

Brandsen 10 06:44 06:50 07:34 07:40 08:04



Se observa en el diagrama anterior la circulación de 3 trenes en esta secciónferroviaria, y si efectuamos el cálculo en base del supuesto que la capacidad delautotransformador sea proporcional al número de trenes que circulan por esta sección, seobserva en el gráfico anterior que el autotransformador 2 es el más solicitado, ya que, untren está acelerando hacia la plata y el otro hacia Brandsen:

1375 kVA x 2 = 2750 kVA

Por lo tanto, se ha determinado establecer la capacidad del AT en 3000 kVA.

En el futuro los dos trenes se compondrán de 7 coches, implicando una tasa deaumento de 100%:

La capacidad necesaria del AT será de:

2750 x 2 = 5500 kVA

Por ende, llegado ese momento, se podrá adicionar otro AT de 3000 kVA.



Anexo III: cálculo de poste de suspensión de una ménsula

1. Calculo de las hipótesis para un vano recto de 60 metros:

FN. 1


Cargas adicionales (Si existen). No aplica.

· Carga del viento máximo en dirección del eje de los travesaños (ménsulas y/o

crucetas) sobre el poste, los elementos de cabecera y sobre los cables de las

semilongitudes adyacentes.

FN. 2




Fuerza total de carga de viento en dirección transversal a la línea:



Ft = (2 x (23,29 kg + 22,63 kg) + 3,32 kg) + ((2 x 32,35 kg) + 7,58 kg + 0,08 kg) + ((6 x 23,47 kg) +


Carga del viento reducida a la cima:

Cvc = [(2 x FLS x hLS) + (2 x FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (2 x FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) +

(Fmens.LA x hCGmens.) + (6 x FLDF x hLDF) + (6 x Faisl.LDF x haisl.LDF) + (Fmens.LDF x hCGmens.) + (2 x FLP x hLP) +

(Faisl.LP x haisl.LP) + (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP)]/hp




kg x 4,57 m)]/9,70 m = 314,80 kg

En una ménsula de tipo A este valor será considerado positivo porque se suma alempuje que produce el peso de la ménsula y la catenaria sobre el poste, mientras que en lasménsulas tipo B será negativo, porque se opone a esa carga.



Carga equivalente de desequilibrio en la cima para postes con ménsula A:

Dv = [(2 x (PLS + PLC) x lmens.) + (((2 x PLA) + aisl.) x lmens.) + (((2 x PLDF) + aisl.) x (lmens.1 + lmens.2 +

lmens.3)) + (((2 x PLP) + aisl.) x lmens.) + (PMORS. x lmens.) + (PPÉND. x lmens.) + (Pmens. LS/LC x dist. CG) + (Pmens.

LA/LP x dist. CG) + (Pmens. LDF x dist. CG)]/hp




kg

Fuerzas transversales: efecto de la carga equivalente de desequilibrio en la cima del

poste, el tiro resultante de la LC y la carga del viento reducida a la cima.

Ft = Dv + TA + Cvc = 35,12 kg + 10,12 kg + 314,80 kg = 360,04 kg

Fuerzas longitudinales (Fl) = 0 kg

Fuerza total en la cima del poste:

Fc = √Ft +Fl = 0 + (360,04kg) = 360,04 kg

Coeficiente de seguridad para hipótesis normal 3:



360,04

= 9,30 Verifica

Carga equivalente de desequilibrio en la cima para postes con ménsula B:









kg


poste y la carga del viento reducida a la cima.

Ft = Dv - TB + Cvc = 32,64 kg – 10,12 kg + 314,80 kg = 337,32 kg



Fc = √Ft +Fl = 0 + (337,32kg) = 337,32 kg


Cn: 3 ≥ á

337,32

= 9,93 Verifica

FN. 2

· Cargas permanentes: conductores, cadenas de aisladores, ménsulas.


No aplica.



Fuerza total de carga de viento en la dirección de la línea:

Fl = (FLS + FLC + aisl. + mens.) + (FLA + aisl. + mens.) + ((3 x FLDF) + (3 x aisl.) + mens.)) + (FLP + aisl.)

+ FMORS. + FPÉND. + FP =

Fl = 0,56 kg + 0,01 kg + 30,56 kg + 0,45 + 7,58 kg + 6,88 kg + 1,64 kg + 8,02 kg + 8,02 kg + 0,41 +

3,03 kg + 1 kg + 5,66 + 107,49 = 179,37 kg


Cvc = [(FLS x hLS) + (FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) + (Fmens.LA x hCGmens.)

+ (3 x FLDF x hLDF) + (3 x Faisl.LDF x haisl.LDF) + (Fmens.LDF x hCGmens.) + (FLP x hLP) + (Faisl.LP x haisl.LP) + (Fpend. x



hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP)]/hp

Cvc = [(0,56 kg x 6,67 m) + (0,01 kg x 5,50 m) + (30,56 kg x 5,50 m) + (0,45 kg x 8,42 m) + (7,58

kg x 8,86 m) + (6,88 kg x 9,30 m) + (1,64 kg x 6,67 m) + (6,08 kg x 6,82 m) + (8,02 kg x 7,14 m) +

(0,41 kg x 9,15 m) + (3,03 kg x 9,20 m) + (5,66 kg x 6,12 m) + (1 kg x 7 m) + (107,49 kg x 4,57

m)]/9,70 m = 101,08 kg

Ménsula A:

Carga equivalente de desequilibrio en la cima:







kg

Ft = Dv + TA = 35,12 kg + 10,12 kg = 45,24 kg

Fuerzas longitudinales = Cvc = 101,08 kg


Fc = √Ft +Fl = (45,24kg) +(101,08kg) = 110,74 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 30,25 Verifica

Ménsula B:










kg

Ft = Dv - TB = 32,64 kg - 10,12 kg = 22,52 kg



Fc = √Ft +Fl = (22,52kg) +(101,08kg) = 103,55 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 32,35 Verifica



Calculo de las hipótesis extraordinarias. Vamos a considerar la primera de ellas, que

contempla el corte de un conductor. Aquel que provoque la mayor solicitación.

FE 1

Es similar a la hipótesis normal n°1, pero consideramos el corte de un conductor, es

decir que tenemos un semivano menos:

· Cargas adicionales (Si existen): no aplica porque no se considera manguito de hielo.


F =




composición deducida de la hipótesis de rotura elástica de Rankine:

Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1

Mt = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x l1 = ((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x 110 mm2)) x 3 m =

5999,4 kgm

Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1 = ((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x 110 mm2)) x 6,77

m = 13538,6 kgm

Mf2 = [(40,74 kg x 3 m) + (21,70 kg x 0,58 m) + (30,36 kg x 1,50 m) + (15 kg x 0,75 m) - (30,36 kg

x (0,70 m, + 1,45 m + 2,20 m)) - (17,50 kg x 1,13 m) + (35,34 kg x 1,40 m)] = 140,7 kgm

Mf = Mf1 + Mf2 = 13538,6 kgm + 140,7 kgm = 13679,4 kgm

M = (13679,4 kgm + (13679,4kgm) + (5999,4kgm) )= 14308,3 kgm

Tiro equivalente en la cima: 14308,3

F = = , ,

= 1475,1 kg


Cn: 2,25 ≥ á



,

= 2,27 Verifica


2. Calculo de las hipótesis para un vano curvo de 50 metros:

FN. 1













kg x 4,57 m)]/9,70 m = 274,48 kg










kg






Fc = √Ft +Fl = 0 + (405,54kg) = 405,54 kg


Cn: 3 ≥ á

405,54

= 8,26 Verifica

FN. 2




Fl = 0,43 kg + 0,01 kg + 30,56 kg + 0,33 kg + 7,58 kg + 6,88 kg + 1,22 kg + 6,08 kg + 8,02 kg +

0,31 kg + 3,03 kg + 1 kg + 6,18 kg + 107,49 kg = 179,12 kg










m)]/9,70 m = 100,83 kg








kg

Ft = Dv + TA = 31,14 kg + 99,93 kg = 131,07 kg



Fc = √Ft +Fl = (131,07kg) + (100,83kg) = 165,36 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 20,26 Verifica



Calculo de las hipótesis extraordinarias.



FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm


m = 13538,6 kgm


x (0,70 m, + 1,45 m + 2,20 m)) - (17,50 kg x 1,13 m) + (35,34 kg x 1,40 m)] = 121 kgm

Mf = Mf1 + Mf2 = 13538,6 kgm + 121 kgm = 13659,7 kgm

M = (13659,7 kgm + (13659,7kgm) + (5999,4kgm) )= 14289,4 kgm

Tiro equivalente en la cima:



F = = , ,

= 1473,1 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,27 Verifica


3. Calculo de las hipótesis normales para un vano curvo de 40 metros:

Se utiliza para radios de curva de 500 m a 1000 m. Caso más desfavorable R = 500 m.

FN. 1










Cvc = [(31,05 kg x 6,67 m) + (30, 17 kg x 5,50 m) + (3,23 kg x 5,50 m) + (43,13 kg x 8,42 m) +



kg x 4,57 m)]/9,70 m = 233,66 kg










kg






Fc = √Ft +Fl = 0 + (420,03kg) = 420,03 kg


Cn: 3 ≥ á

420,03

= 7,98 Verifica

FN. 2







0,21 + 3,03 kg + 1 kg + 5,90 kg + 107,49 kg = 178,13 kg








m)]/9,70 m = 100,12 kg








kg

Ft = Dv + TA = 26,63 kg + 159,74 kg = 186,37 kg



Fc = √Ft +Fl = (186,37kg) + (100,12kg) = 211,56 kg

Cn: 3 ≥ á

211,56

= 15,83 Verifica







FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1

Mt = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x l1 =((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x 110 mm2)) x 3 m =

5999,4 kgm

Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1 = ((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x 110 mm2)) x

6,77 m = 13538,6 kgm






M = (13638,3 kgm + (13638,3kgm) + (5999,4kgm) )= 14268,9 kgm


F = = , ,

= 1471,0 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,28 Verifica




FN. 1















kg x 4,57 m)]/9,70 m = 192,44 kg





Dv = [(2 x (11,70 kg + 8,67 kg) x 3,15 m) + (((2 x 7,59 kg) + 32,85 kg) x 1,50 m) + (((2 x 2,85 kg) +

7,14 kg) x (2,20 m + 1,45 m + 0,70 m) + (((2 x 2,94 kg) + 10,85 kg) x 0,58 m) + (1 kg x 7 m) +


kg






Fc = √Ft +Fl = 0 + (413,82kg) = 413,82 kg


Cn: 3 ≥ á

413,82

= 8,10 Verifica



FN. 2





0,21 + 3,03 kg + 1 kg + 5,90 + 107,49 kg = 178,13 kg








m)]/9,70 m = 99,54 kg








kg

Ft = Dv + TA = 21,88 kg + 199,50 kg = 221,38 kg





Fc = √Ft +Fl = (221,38kg) + (99,54kg) = 242,73 kg

Cn: 3 ≥ á

242,73

= 13,80 Verifica




FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1




5999,4 kgm


6,77 m = 13538,6 kgm




M = (13617,4 kgm + (13617,4kgm) + (5999,4kgm) )= 14248,9 kgm


F = = , ,

= 1469,0 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,28 Verifica

FE 2 (no aplica porque en la provincia de Buenos aires no considera manguito de hielo).

2.2.1 Cálculo de los postes de suspensión de dos ménsulas:

(1) Calculo de las hipótesis para un vano recto de 60 metros:

FN1


Ft = (4 x (FLS + FLC) + 2 x (aisl. + mens.)) + ((2 x FLA) + aisl. + mens.) + ((6 x FLDF) + (3 x aisl.) +



mens.) + (2 x FLP) + aisl.) + FMORS. + 2 x FPÉND. + FP

Ft = (4 x (23,29 kg + 22,63 kg) + 2 x 3,23 kg) + ((2 x 32,35 kg) + 7,58 kg + 0,08 kg) + ((6 x 23,47

kg) + (3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 17,60 kg) + 3,03 kg) + 1 kg + 2 x 5,66 kg + 107,49 kg = 567,48

kg


Cvc = [(4 x FLS x hLS) + (4 x FLC x hLC) + 2 x (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (2 x FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) +


(Faisl.LP x haisl.LP) + 2 x (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP)]/hp




kg x 4,57 m)]/9,70 m = 377,88 kg

Con ambas ménsulas A, es determinante.

Carga equivalente de desequilibrio en la cima para postes con ménsula A (tenemos

ambas ménsulas en un poste):


lmens.3)) + (((2 x PLP) + aisl.) x lmens.) + (PMORS. x lmens.) + 2 x (PPÉND. x lmens.) + 2 x (Pmens. LS/LC x dist. CG) +

(Pmens. LA/LP x dist. CG) + (Pmens. LDF x dist. CG)]/hp


+ 7,14 kg) x (2,20 m + 1,45 m + 0,70 m) + (((2 x 5,88 kg) + 10,85 kg) x 0,58 m) + (1 kg x 7 m) + (2

x 5,64 kg x 3,15 m) + (67,69 kg x 1,40 m) + (15 kg x 0,75 m) + (17,5 kg x 1,13 m)]/9,7 m = 66,27

kg








Fc = √Ft +Fl = 0 + (464,39kg) = 464,39 kg




464,39

= 7,21 Verifica

Carga equivalente de desequilibrio en la cima para postes con ménsula B (tenemos








kg



Ft = Dv + TA + Cvc = 61,31 kg - 20,24 kg + 377,88 kg = 429,07 kg



Fc = √Ft +Fl = 0 + (429,07kg) = 429,07 kg




429,07

= 7,81 Verifica

FN. 2


Fl = 2 x (FLS + FLC + aisl. + mens.) + (FLA + aisl. + mens.) + ((3 x FLDF) + (3 x aisl.) + mens.)) + (FLP +

aisl.) + FMORS. + 2 x FPÉND. + FP =


3,03 kg + 1 kg + 11,31 + 107,49 = 216,16 kg


Cvc = [2 x (FLS x hLS) + 2 x (FLC x hLC) + 2 x (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) +

(Fmens.LA x hCGmens.) + (3 x FLDF x hLDF) + (3 x Faisl.LDF x haisl.LDF) + (Fmens.LDF x hCGmens.) + (FLP x hLP) + (Faisl.LP

x haisl.LP) + 2 x (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP)]/hp




m)]/9,70 m = 122,36 kg

Ménsula A:








kg



Ft = Dv + TA = 66,27 kg + 20,24 kg = 86,51 kg



Fc = √Ft +Fl = (86,51kg) +(122,36kg) = 149,85 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 22,36 Verifica

Ménsula B:








kg

Ft = Dv - TB = 61,31 kg – 20,24 kg = 41,07 kg



Fc = √Ft +Fl = (41,07kg) +(122,36kg) = 129,07 kg

Cn: 3 ≥ á



,

= 25,95 Verifica





FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm


m = 13538,6 kgm






M = (13790,0 kgm + (13790,0kgm) + (5999,4kgm) )= 14414,2 kgm


F = = , ,

= 1486,0 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,25 Verifica


(2) Calculo de las hipótesis para un vano curvo de 50 metros:

FN. 1





(3 x 3,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 14,67 kg) + 3,03 kg) + 1 kg + 2 x 6,18 kg + 107,49 kg = 497,80 kg










kg x 4,57 m)]/9,70 m = 328,03 kg








kg



Ft = Dv + 2 x TA + Cvc = 56,25 kg + 199,86 kg + 328,03 kg = 584,14 kg



Fc = √Ft +Fl = 0 + (584,14kg) = 584,14 kg


Cn: 3 ≥ á

584,14

= 5,73 Verifica



FN. 2



aisl.) + FMORS. + FPÉND. + FP =


0,31 kg + 3,03 kg + 1 kg + 12,36 kg + 107,49 kg = 216,31 kg








m)]/9,70 m = 122,11 kg








kg

Ft = Dv + 2 x TA = 56,25 kg + 199,86 kg = 256,11 kg





Fc = √Ft +Fl = (256,11kg) + (122,11kg) = 283,73 kg

Cn: 3 ≥ á

283,73

= 11,81 Verifica




FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = x ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm




6,77 m = 13538,6 kgm




M = (13720,0 kgm + (13720,0kgm) + (5999,4kgm) )= 14347,2 kgm


F = = , ,

=1479,1kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,26 Verifica




FN. 1








kg








kg x 4,57 m)]/9,70 m = 277,67 kg








kg






Fc = √Ft +Fl = 0 + (646,54kg) = 646,54 kg




Cn: 3 ≥ á

646,54

= 5,18 Verifica

FN. 2




Fl = 0,64 kg + 0,02 kg + 61,12 kg + 0,23 + 7,58 kg + 6,88 kg + 0,82 + 6,08 kg + 8,02 kg + 0,21 kg +

3,03 kg + 1 kg + 5,90 + 107,49 = 214,92 kg








m)]/9,70 m = 121,39 kg








kg



Ft = Dv + 2 x TA = 49,38 kg + 319,49 kg =368,87 kg



Fc = √Ft +Fl = (368,87kg) + (121,39kg) = 388,33 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 8,63 Verifica





FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1



Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm


6,77 m = 13538,6 kgm




M = (13728,5 kgm + (13728,5kgm) + (5999,4kgm) )= 14355,3 kgm


F = = , ,

= 1479,9 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,26 Verifica



Se utiliza para radios de curva entre 300 m y 500 m. Caso más desfavorable R = 300 m.



FN. 1






kg








kg x 4,57 m)]/9,70 m = 353,97 kg








kg








Fc = √Ft +Fl = 0 + (667,22kg) = 667,22 kg


Cn: 3 ≥ á

667,22

= 5,02 Verifica

FN. 2





0,21 + 3,03 kg + 1 kg + 5,90 + 107,49 = 214,92 kg








m)]/9,70 m = 120,25 kg










kg

Ft = Dv + 2 x TA = 41,96 kg + 399,00 kg = 440,96 kg



Fc = √Ft +Fl = (440,96kg) + (120,25kg) = 457,06 kg

Cn: 3 ≥ á

457,06

= 7,33 Verifica




FE 1


F =





Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm


6,77 m = 13538,6 kgm




M = (13697,5 kgm + (13697,5kgm) + (5999,4kgm) )= 14325,6 kgm


F = = , ,

= 1476,9 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,27 Verifica




Anexo IV: cálculo poste de suspensión de dos ménsulas

1. Calculo de las hipótesis para un vano recto de 60 metros:

FN1






kg








kg x 4,57 m)]/9,70 m = 377,88 kg

Con ambas ménsulas A, es determinante.

Carga equivalente de desequilibrio en la cima para postes con ménsula A (tenemos










kg






Fc = √Ft +Fl = 0 + (464,39kg) = 464,39 kg




464,39

= 7,21 Verifica









kg





Ft = Dv + TA + Cvc = 61,31 kg - 20,24 kg + 377,88 kg = 429,07 kg



Fc = √Ft +Fl = 0 + (429,07kg) = 429,07 kg


429,07

= 7,81 Verifica

FN. 2





3,03 kg + 1 kg + 11,31 + 107,49 = 216,16 kg








m)]/9,70 m = 122,36 kg

Ménsula A:










kg

Ft = Dv + TA = 66,27 kg + 20,24 kg = 86,51 kg



Fc = √Ft +Fl = (86,51kg) +(122,36kg) = 149,85 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 22,36 Verifica

Ménsula B:








kg

Ft = Dv - TB = 61,31 kg – 20,24 kg = 41,07 kg





Fc = √Ft +Fl = (41,07kg) +(122,36kg) = 129,07 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 25,95 Verifica





FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm




m = 13538,6 kgm




M = (13790,0 kgm + (13790,0kgm) + (5999,4kgm) )= 14414,2 kgm


F = = , ,

= 1486,0 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,25 Verifica



FN. 1





(3 x 3,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 14,67 kg) + 3,03 kg) + 1 kg + 2 x 6,18 kg + 107,49 kg = 497,80 kg










kg x 4,57 m)]/9,70 m = 328,03 kg








kg






Fc = √Ft +Fl = 0 + (584,14kg) = 584,14 kg


Cn: 3 ≥ á



584,14

= 5,73 Verifica

FN. 2



aisl.) + FMORS. + FPÉND. + FP =


0,31 kg + 3,03 kg + 1 kg + 12,36 kg + 107,49 kg = 216,31 kg








m)]/9,70 m = 122,11 kg








kg

Ft = Dv + 2 x TA = 56,25 kg + 199,86 kg = 256,11 kg





Fc = √Ft +Fl = (256,11kg) + (122,11kg) = 283,73 kg

Cn: 3 ≥ á

283,73

= 11,81 Verifica




FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = x ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm




6,77 m = 13538,6 kgm




M = (13720,0 kgm + (13720,0kgm) + (5999,4kgm) )= 14347,2 kgm


F = = , ,

=1479,1kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,26 Verifica




FN. 1






kg










kg x 4,57 m)]/9,70 m = 277,67 kg








kg






Fc = √Ft +Fl = 0 + (646,54kg) = 646,54 kg


Cn: 3 ≥ á



646,54

= 5,18 Verifica

FN. 2




Fl = 0,64 kg + 0,02 kg + 61,12 kg + 0,23 + 7,58 kg + 6,88 kg + 0,82 + 6,08 kg + 8,02 kg + 0,21 kg +

3,03 kg + 1 kg + 5,90 + 107,49 = 214,92 kg








m)]/9,70 m = 121,39 kg








kg

Ft = Dv + 2 x TA = 49,38 kg + 319,49 kg =368,87 kg





Fc = √Ft +Fl = (368,87kg) + (121,39kg) = 388,33 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 8,63 Verifica





FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm




6,77 m = 13538,6 kgm




M = (13728,5 kgm + (13728,5kgm) + (5999,4kgm) )= 14355,3 kgm


F = = , ,

= 1479,9 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,26 Verifica




FN. 1






kg










kg x 4,57 m)]/9,70 m = 353,97 kg








kg






Fc = √Ft +Fl = 0 + (667,22kg) = 667,22 kg


Cn: 3 ≥ á



667,22

= 5,02 Verifica

FN. 2





0,21 + 3,03 kg + 1 kg + 5,90 + 107,49 = 214,92 kg








m)]/9,70 m = 120,25 kg








kg

Ft = Dv + 2 x TA = 41,96 kg + 399,00 kg = 440,96 kg





Fc = √Ft +Fl = (440,96kg) + (120,25kg) = 457,06 kg

Cn: 3 ≥ á

457,06

= 7,33 Verifica




FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


5999,4 kgm




6,77 m = 13538,6 kgm




M = (13697,5 kgm + (13697,5kgm) + (5999,4kgm) )= 14325,6 kgm


F = = , ,

= 1476,9 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,27 Verifica



Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Anexo VTrevolazavala – Baron 183

Anexo V: cálculo de poste de suspensión de fin de cantón

1. Calculo de las hipótesis normales para un vano recto de 60 metros:

FN1



x FLP) + aisl.) + FMORS. + 1,5 FPÉND. + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos + FP


(3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 17,60 kg) + 3,03 kg) + 1 kg + (1,5 x 5,66 kg) + 6,29 kg + 190,89 kg

+ 151,76 kg = 756,97 kg


Cvc = [(3 x FLS x hLS) + (3 x FLC x hLC) + Fmens. LS/LC x hCGmens. + (2 x FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) + (Fmens.LA

x hCGmens.) + (6 x FLDF x hLDF) + (6 x Faisl.LDF x haisl.LDF) + (Fmens.LDF x hCGmens.) + (2 x FLP x hLP) + (Faisl.LP x

haisl.LP) + (1,5 x Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (Frienda x hmed) + (Fcont x hmed) + (FP x hCGP)]/hp



7,14 m) + (35,21 kg x 9,15 m) + (3,03 kg x 9,20 m) + (1,5 x 5,66 kg x 6,12 m) + (1 kg x 7 m) +

(6,29 kg x 2,80 m) + (190,89 kg x 6,09 m) + (151,76 kg x 4,64 m)]/9,70 m = 489,07 kg

Carga equivalente de desequilibrio en la cima para postes con ménsula A:

Dv = [(3 x (PLS + PLC) x lmens.) + ((PLS + PLC) x lmedVano) + (((2 x PLA) + aisl.) x lmens.) + (((2 x PLDF) + aisl.) x

(lmens.1 + lmens.2 + lmens.3)) + (((2 x PLP) + aisl.) x lmens.) + (PMORS. x lmens.) + (PPÉND. x lmens.) + (Pmens. LS/LC x

dist. CG) + (Pmens. LA/LP x dist. CG) + (Pmens. LDF x dist. CG)]/hp

Dv = [(3 x (23,40 kg + 17,34 kg) x 3,15 m) + ((23,40 kg + 17,34 kg) x 15 m) + (((2 x 15,18 kg) +

32,85 kg) x 1,50 m) + (((2 x 5,70 kg) + 7,14 kg) x (2,20 m + 1,45 m + 0,70 m) + (((2 x 5,88 kg) +

10,85 kg) x 0,58 m) + (1 kg x 7 m) + (8,46 kg x 3,15 m) + (33,84 kg x 1,40 m) + (15 kg x 0,75 m) +

(17,5 kg x 1,13 m)]/9,7 m = 49,27 kg






Fuerzas longitudinales (Fl) = ((Frienda x lmed1) + (Fcont x lmed2) + (SmLS/LC x cmSM))/hp)/hp

Fl = ((6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m) + ((23,40 kg + 17,34 kg) x 15,00 m)/9,7 m = 82,23 kg


Fc = √Ft +Fl = (548,46kg) + (82,23kg) = 554,59 kg




554,59

= 7,48 Verifica









(17,5 kg x 1,13 m)]/9,7 m = 44,61 kg



Ft = Dv + TA + Cvc = 44,61kg – 10,12 kg + 489,07 kg = 523,56 kg



Fuerzas longitudinales (Fl) = (Frienda x lmed1) + (Fcont x lmed2) + (SmLS/LC x cmSM))/hp

Fl = ((6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m) + ((23,40 kg + 17,34kg) x 15 m))/9,7 m = 82,23 kg


Fc = √Ft +Fl = (523,56kg) + (82,23kg) = 529,98 kg


529,98

= 7,83 Verifica

FN. 2



aisl.) + FMORS. + 2 x FPÉND. + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos + FP =


0,41 kg + 3,03 kg + 1 kg + 11,31 kg + 4,45 kg + 97,79 kg + 151,76 kg = 332,11 kg


Cvc = [2 x (FLS x hLS) + 2 x (FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) + (Fmens.LA x

hCGmens.) + (3 x FLDF x hLDF) + (3 x Faisl.LDF x haisl.LDF) + (Fmens.LDF x hCGmens.) + (FLP x hLP) + (Faisl.LP x haisl.LP)

+ 2 x (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP) + (Friendas hcgm) + (Fyugo-aisladores-contrapesos x hcg yp)]/hp



(0,41 kg x 9,15 m) + (3,03 kg x 9,20 m) + (11,31 kg x 6,12 m) + (1 kg x 7 m) + (4,45 kg x 2,80 m) +

(97,79 kg x 6,09 m) + (151,76 kg x 4,64 m)]/9,70 m = 187,96 kg

Ménsula A:










(17,5 kg x 1,13 m)]/9,7 m = 49,27 kg

Ft = Dv + TA = 49,27 kg + 10,12 kg = 59,39 kg

Fuerzas longitudinales (Fl) = Cvc + ((Frienda x lmed1) + (Fcont x lmed2) + (SmLS/LC x cmSM))/hp

Fl = 187,96 kg + ((6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m) + (19,50 kg + 14,45 kg) x 12,50 m))/9,70

m = 270,19 kg


Fc = √Ft +Fl = (59,39kg) +(270,19kg) = 276,64 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 15,00 Verifica

Ménsula B:








(17,5 kg x 1,13 m)]/9,7 m = 44,61 kg

Ft = Dv - TB = 44,61 kg – 10,12 kg = 34,49 kg



Fuerzas longitudinales = Cvc + ((Frienda x lmed1) + (Fcont x lmed2) + (SmLS/LC x cmSM))/hp

Fl = 187,96 kg + ((6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m) + ((23,40 kg + 17,34 kg) x 15,00 m)))/9,7

m = 270,19 kg


Fc = √Ft +Fl = (34,49kg) +(270,19kg) = 272,38 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 15,24 Verifica





FE 1


F =



Mf1 = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1) + (Pcont x hcont)

Mt = (((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1) + (Pcont x cmcont)



Mt = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x l1) + (Pcont x cmcont) =(((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x

110 mm2)) x 3 m) + (500 kg x 0,95 m) = 6474,4 kgm

Mf1 = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1 ) + (Pcont x hcont) = (((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x

110 mm2)) x 6,77 m) + (500 kg x 6,77 m) = 16923,6 kgm

Mf2 = [(122,22 kg x 3 m) + (21,70 kg x 0,58 m) + (30,36 kg x 1,50 m) + (15 kg x 0,75 m) - (18,54

kg x (0,70 m, + 1,45 m + 2,20 m)) - (17,50 kg x 1,13 m) + (70,69 kg x 1,40 m)] = 335,7 kgm


M = (16923,6 kgm + (16923,6kgm) + (6474,4kgm) )= 17846,5 kgm


F = = , ,

= 1839,8 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,26 Verifica



FN. 1


Ft = (3 x (FLS + FLC) + (aisl. + mens.)) + ((2 x FLA) + aisl. + mens.) + ((6 x FLDF) + (3 x aisl.) + mens.) +

((2 x FLP) + aisl.) + FMORS. + 1,5 x FPÉND. + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos + FP


(3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 14,67 kg) + 3,03 kg) + 1 kg + 1,5 x 6,18 kg 6,29 kg + 190,89 kg +



151,76 kg = 694,67 kg




(Faisl.LP x haisl.LP) + 1,5 x (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP) + (Friendas hcgm) + (Fyugo-aisladores-

contrapesos x hcg yp)]/hp



7,14 m) + (29,34 kg x 9,15 m) + (3,03 kg x 9,20 m) + (9,27 kg x 6,12 m) + (1 kg x 7 m) + (6,29 kg x

2,80 m) + (190,89 kg x 6,09 m) + (151,76 kg x 4,64 m)]/9,70 m = 444,11 kg



lmens.3)) + (((2 x PLP) + aisl.) x lmens.) + (PMORS. x lmens.) + 1,5 x (PPÉND. x lmens.) + (Pmens. LS/LC x dist. CG) +





kg




Fuerzas longitudinales (Fl) = ((Frienda x lmed1) + (Fcont x lmed2) + (SmLS/LC x cmSM))/hp

Fl = ((6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m) + ((19,50 kg + 14,45 kg) x 12,50 m))/9,70 m = 72,60 kg


Fc = √Ft +Fl = (587,03kg) + (72,60kg) = 591,50 kg




Cn: 3 ≥ á

591,50

= 7,02 Verifica

FN. 2





0,31 kg + 3,03 kg + 1 kg + 12,36 kg + 151,76 kg = 332,26 kg




hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP) + (Frienda x lmed1) + (Fcont x lmed2)]/hp




m) + (6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m)]/9,70 m = 189,74 kg








kg



Ft = Dv + TA = 42,99 kg + 99,93 kg = 142,92 kg


Fl = 189,74 kg + ((6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m) + ((19,50 kg + 14,45 kg) x 12,50 m)/9,70

m = 262,34 kg


Fc = √Ft +Fl = (142,92kg) + (262,34kg) = 298,75 kg

Cn: 3 ≥ á

298,75

= 13,89 Verifica




FE 1


F =



Mf1 = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1) + (Pcont x hcont)





110 mm2)) x 3 m) + (500 kg x 0,95 m) = 6474,4 kgm

Mf1 = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1 ) + (Pcont x hcont) = (((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x

110 mm2)) x 6,77 m) + (500 kg x 6,77 m) = 16923,6 kgm

Mf2 = [(101,85 kg x 3 m) + (21,70 kg x 0,58 m) + (25,30 kg x 1,50 m) + (15 kg x 0,75 m) - (16,64

kg x (0,70 m, + 1,45 m + 2,20 m)) - (17,50 kg x 1,13 m) + (70,69 kg x 1,40 m)] = 275,3 kgm


M = (17198,9 kgm + (17198,9kgm) + (6474,4kgm) )= 17788,0 kgm


F = = , ,

= 1833,8 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,26 Verifica



Se utiliza en radios de curva entre 500 m y 1000 m. Caso más desfavorable R = 500 m.

FN. 1



(2 x FLP) + aisl.) + FMORS. + 1,5 x FPÉND. + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos + FP




kg) + (3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 11,74 kg) + 3,03 kg) + 1 kg + 1,5 x 5,90 kg + 151,76 kg =

631,18 kg




(Faisl.LP x haisl.LP) + (1,5 x Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP)]/hp




kg x 4,64 m)]/9,70 m = 398,40 kg








kg







Fc = √Ft +Fl = (594,39kg) + (64,73kg) = 597,91 kg




Cn: 3 ≥ á

597,91

= 6,94 Verifica

FN. 2



aisl.) + FMORS. + 2 x FPÉND. + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos + FP =




Cvc = [2 x (FLS x hLS) + 2 x (FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) + (Fmens.LA x


+ 1,5 x (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP) + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos]/hp




(97,79 kg x 6,09 m) + (151,76 kg x 4,64 m)]/9,70 m = 186,92 kg








kg

Ft = Dv + TA = 36,25 kg + 159,74 kg =196,00 kg




Fl = 186,92 kg + ((6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m) + ((15,60 kg + 11,56 kg) x 10,00 m))/9,70

m = 251,64 kg


Fc = √Ft +Fl = (196,00kg) + (251,64kg) = 318,96 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 13,01 Verifica





FE 1


F =



Mf1 = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1) + (Pcont x hc)





110 mm2)) x 3 m) + (500 kg x 0,95 m) = 6474,4 kgm

Mf1 = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1) + (Pcont x hc) = (((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x

110 mm2)) x 6,77 m) + (500 kg x 6,77 m) = 16923,6 kgm




M = (17138,5 kgm + (17138,5kgm) + (6474,4kgm) )= 17729,5 kgm


F = = , ,

= 1827,8 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,27 Verifica




FN. 1



(2 x FLP) + aisl.) + FMORS. + 1,5 x FPÉND. + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos + FP

Ft = (3 x (11,64 kg + 11,31 kg) + (2 x 3,23 kg) + ((2 x 16,17 kg) + 7,58 kg + 0,08 kg) + ((6 x 11,74

kg) + (3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 8,80 kg) + 3,03 kg) + 1 kg + 1,5 x 5,00 kg + 6,29 kg + 190,89

kg + 151,76 kg = 566,74 kg






(Faisl.LP x haisl.LP) + 1,5 x (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (FP x hCGP) + Friendas + Fyugo-aisladores-

contrapesos]/hp



7,14 m) + (17,60 kg x 9,15 m) + (3,03 kg x 9,20 m) + (9,99 kg x 6,12 m) + (1 kg x 7 m) + (6,29 kg x

2,80 m) + (190,89 kg x 6,09 m) + (151,76 kg x 4,64 m)]/9,70 m = 352,08 kg








kg







Fc = √Ft +Fl = (579,04kg) + (58,60kg) = 583,68 kg




Cn: 3 ≥ á

583,68

= 7,02 Verifica

FN. 2


Fl = 2 x (FLS + FLC) + (aisl. + mens.) + (FLA + aisl. + mens.) + ((3 x FLDF) + (3 x aisl.) + mens.)) + (FLP +

aisl.) + FMORS. + 2 x FPÉND. + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos + FP


0,14 kg + 3,03 kg + 1 kg + 9,99 kg +4,45 kg + 97,79 kg + 151,76 kg = 328,37 kg


Cvc = [(2 x FLS x hLS) + (2 x FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) + (Fmens.LA x


+ (2 x Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + Friendas + Fyugo-aisladores-contrapesos + (FP x hCGP)]/hp




(97,79 kg x 6,09 m) + (151,76 kg x 4,64 m)]/9,70 m = 187,13 kg








Ft = Dv + TA = 29,15 kg + 199,50 kg = 228,65 kg




Fl = 187,13 kg + ((6,09 kg x 2,8 m) + (500 kg x 0,95 m) + ((11,70 kg + 8,67 kg) x 7,50 m))/9,70 m

= 245,73 kg


Fc = √Ft +Fl = (228,65kg) + (245,73kg) = 335,66 kg

Cn: 3 ≥ á

335,66

= 12,21 Verifica




FE 1


F =



Mf1 = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1) + (Pcont x hc)





110 mm2)) x 3 m) + (500 kg x 0,95 m) = 6474,4 kgm

Mf1 = (((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1) + (Pcont x hc) = (((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x

110 mm2)) x 6,77 m) + (500 kg x 6,77 m) = 16923,6 kgm




M = (17078,0 kgm + (17078,0kgm) + (6474,4kgm) )= 17671,1 kgm


F = = , ,

= 1821,8 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,25 Verifica



Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen Anexo VITrevolazavala – Baron 201

Anexo VI: cálculo de poste centro de cantón

1. Cálculo de las hipótesis normales para un vano de 60 metros.

Vamos a calcular los esfuerzos para una estructura conformada por dos postes y unaviga de acero reticulado. La LDF utilizará una ménsula de suspensión, y tendrá un poste deretención propio, fuera de la estructura de catenaria.

FN1


Ft = (2 x (FLS + FLC) + aisl. + mens.) + ((2 x FLA + aisl.) + mens.) + ((6 x FLDF) + (6 x aisl.) + mens.) + (2

x FLP) + aisl.) + FMORS. + FPÉND. + Frienda + Fviga + 2 x FP

Ft = (2 x (23,29 kg + 22,63 kg) + 3,23 kg) + ((2 x 32,35 kg + 7,58 kg) + 0,08 kg) + ((6 x 23,47 kg) +

(3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 17,60 kg) + 3,03 kg) + 2 kg + 5,66 kg + 25,17 kg + 22,66 kg + 2 x

85,36 kg = 589,35 kg


Cvc = [((2 x FLS x hLS) + (2 x FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (2 x FLA x hLA) + 2 x (Faisl.LA x haisl.) +


(Faisl.LP x haisl.LP) + (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (Frienda x hrienda) + (Fviga x hviga) + 2 x (FP x hCGP)) /

hp]



7,14 m) + (35,21 kg x 9,15 m) + (6,06 kg x 9,20 m) + (5,66 kg x 6,12 m) + (2 kg x 7 m) + (22,66 kg

x 9,20 m) + (25,17 kg x4,60 m) + (170,71 kg x 4,50 m)) / 9,70 m] = 387,22 kg


Dv = [((2 x (PLS + PLC) x lmens.) + (2 x (PLA + aisl.) x lmens.) - (((6 x PLDF) + aisl.) x (lmens.1 + lmens.2 + lmens.3))

+ (2 x (PLP + aisl.) x lmens.) + (PMORS. x lmens.) + (PPÉND. x lmens.) + (Pmens. LS/LC x dist. CG) - (Pmens. LDF x dist.

CG) + (0,5 x Pviga x cgviga)) / hp]

Dv = [((2 x (23,40 kg + 17,34 kg) x 3,15 m) + (((2 x 15,18 kg) + 65,70 kg) x 1,50 m) - (((2 x 5,70 kg)




(5,64 kg x 3,15 m) + (16,92 kg x 1,40 m) - (17,5 kg x 1,13 m) + (300 kg x 3 m)) / 9,7 m] = 111,94

kg





Fuerza total en la cima de los postes:

Fc = ( ) + ( )

Fc = 0 + ( , ) = 63,66 kg


Adoptamos dos postes de 1800 kg de tiro máximo en la cima y verificamos si el mismo


63,66

= 56,55 Verifica

FN. 2



+ FMORS. + FPÉND. + Frienda + Fviga + FP =




Cvc = [((FLS x hLS) + (FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) + (Fmens.LA x




+ 2 x (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (Frienda x hrienda) + (Fviga x hviga) + (FP x hCGP)) / hp]

Cvc = [((0,56 kg x 6,67 m) + (0,01 kg x 5,50 m) + (15,28 kg x 5,50 m) + (0,45 kg x 8,42 m) + (7,58



(151,94 kg x 9,20 m) + (170,71 kg x 4,50 m)) / 9,70 m] = 267,64 kg


Dv = [((2 x (PLS + PLC) x lmens.) + (((2 x PLA) + aisl.) x lmens.) - (((6 x PLDF) + aisl.) x (lmens.1 + lmens.2 +

lmens.3)) + (((2 x PLP) + aisl.) x lmens.) + (PMORS. x lmens.) + (PPÉND. x lmens.) + (Pmens. LS/LC x dist. CG) - (Pmens.

LDF x dist. CG) + (0,5 x Pviga x cgviga)) / hp]

Dv = [((2 x (23,40 kg + 17,34 kg) x 3,15 m) + (((2 x 15,18 kg) + 65,70 kg) x 1,50 m) - (((2 x 5,70 kg)


(5,64 kg x 3,15 m) + (16,92 kg x 1,40 m) - (17,5 kg x 1,13 m) + (300 kg x 3 m)) / 9,7 m] = 111,94

kg

Ft = Dv + TA = 111,94 kg + 10,12 kg = 122,06 kg



Fc = ( ) + ( )

Fc = ( , ) +( , ) = 134,69 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 26,73 Verifica







FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1

Mt = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x l1 =((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x 110 mm2)) x 3,15

m = 6299,4 kgm


6,77 m = 13538,6 kgm

Mf2 = [(40,74 kg x 3,15 m) + (21,70 kg x 0,58 m) + (15,18 kg x 1,50 m) - (18,54 kg x (0,70 m, +

1,45 m + 2,20 m)) - (17,50 kg x 1,13 m) + (10,12 kg x ((6,67 m + 5,50 m) / 2) + (300 kg x 3 m)] =

1024,9 kgm




M = (14563,6 kgm + (14563,6kgm) + (6299,4kgm) )= 30431,1 kgm


F = = , ,

= 3137,2 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,29 Verifica



Se utiliza para radios de curva superiores a 1000 m. Caso más desfavorable R = 1000 m.

FN1


Ft = (2 x (FLS + FLC) + aisl. + mens.) + ((2 x (FLA + aisl.) + mens.)) + ((6 x FLDF) + (3 x aisl.) + mens.) +

(2 x (FLP + aisl.) + FMORS. + FPÉND. + Frienda + Fviga + 2 x FP

Ft = (2 x (19,41 kg + 18,86 kg) + 3,23 kg) + ((2 x (26,95 kg + 7,58 kg) + 0,08 kg) + ((6 x 19,56 kg) +

(3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 14,67 kg) + 3,03 kg) + 2 kg + 6,18 kg + 25,17 kg + 22,66 kg + 2 x

85,36 kg = 534,45 kg


Cvc = [(2 x FLS x hLS) + (2 x FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (2 x FLA x hLA) + (2 x Faisl.LA x haisl.) +


(Faisl.LP x haisl.LP) + (Fpend. x hpend) + (Fmors. x hmors.) + (Frienda x hrienda) + (Fviga x hviga) + 2 x (FP x hCGP)] /

hp

Cvc = [((38,81 kg x 6,67 m) + (37,71 kg x 5,50 m) + (3,23 kg x 5,50 m) + (53,91 kg x 8,42 m) +

(15,16 kg x 8,86 m) + (117,35 kg x 6,67 m) + (12,16 kg x 6,82 m) + (0,08 kg x 7,14 m) + (29,34 kg



x 9,15 m) + (6,06 kg x 9,20 m) + (6,18 kg x 6,12 m) + (2 kg x 7 m) + (22,66 kg x 9,20 m) + (25,17

kg x 4,60 m) + (170,71 kg x 4,50 m)) / 9,70 m] / 2 = 346,90 kg


Dv = [(((2 x (PLS + PLC) x lmens.) + (((2 x PLA) + aisl.) x lmens.) - (((2 x PLDF) + aisl.) x (lmens.1 + lmens.2 +


LDF x dist. CG) + (0,5 x Pviga x cgviga)) / hp] / 2

Dv = [(2 x (19,50 kg + 14,45 kg) x 3,15 m) + (((2 x 12,65 kg) + 43,40 kg) x 1,50 m) - (((2 x 4,75 kg)

+ 7,14 kg) x (2,20 m + 1,45 m + 0,70 m)) + (((2 x 4,90 kg) + 43,40 kg) x 0,58 m) + (2 kg x 7 m) +

(5,38 kg x 3,15 m) + (16,92 kg x 1,40 m) - (17,5 kg x 1,13 m) + (150 kg x 3 m)) / 9,7 m] / 2 =

108,35 kg






Fc = ( ) + ( )

Fc = (0) +( , ) = 69,40 kg




69,40

= 53,32 Verifica



FN. 2


Fl = (FLS + FLC + aisl. + mens.) + (FLA + aisl.) + ((3 x FLDF) + (3 x aisl.) + mens.)) + (FLP + aisl.) + FMORS.

+ FPÉND. + Frienda + Fviga + FP =


3,03 kg + 2 kg + 6,18 kg + 17,80 kg + 151,94 kg + 170,71 kg = 390,93 kg


Cvc = [(FLS x hLS) + (FLC x hLC) + (Fmens. LS/LC x hCGmens.) + (FLA x hLA) + (Faisl.LA x haisl.) + (3 x FLDF x hLDF) +

(3 x Faisl.LDF x haisl.LDF) + (Fmens.LDF x hCGmens.) + (FLP x hLP) + (Faisl.LP x haisl.LP) + 2 x (Fpend. x hpend) + (Fmors.

x hmors.) + (Frienda x hrienda) + (Fviga x hviga) + (FP x hCGP)] / hp



(3,03 kg x 9,20 m) + (6,18 kg x 6,12 m) + (2 kg x 7 m) + (17,80 kg x 4,60 m) + (151,94 kg x 9,20

m) + (170,71 kg x 4,54 m)] / 9,70 m = 267,39 kg








108,35 kg

Ft = Dv + TA = 108,35 kg + 99,93 kg = 208,28 kg





Fc = ( ) + ( )

Fc = ( , ) + ( , ) = 136,21 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 27,16 Verifica





FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1

Mt = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x l1 = ((11,11 kg/mm2 x 90 mm2) + (9,09 kg/mm2 x 110 mm2)) x 3,15



m = 6299,4 kgm


6,77 m = 13538,6 kgm


1,45 m + 2,20 m)) - (17,50 kg x 1,13 m) + (99,93 kg x ((6,67 m + 5,50 m) / 2)) + (300 kg x 3 m)] =

1554,5 kgm


M = (15093,2 kgm + (15093,2kgm) + (6299,4kgm) )= 31448,1 kgm


F = = , ,

= 3242,1 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,28 Verifica




FN1



(2 x FLP) + aisl.) + FMORS. + FPÉND. + Frienda + Fviga + 2 x FP

Ft = (2 x (15,52 kg + 15,08 kg) + 3,23 kg) + ((2 x (21,56 kg + 7,58 kg) + 0,08 kg)) + ((6 x 15,65 kg)



+ (3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 11,74 kg) + 3,03 kg) + 2 kg + 5,90 kg + 25,17 kg + 22,66 kg + 2 x

85,36 kg = 484,83 kg





hp


(15,16 kg x 8,86 m) + (117,35 kg x 6,67 m) + (12,16 kg x 6,82 m) + (0,08 kg x 7,14 m) + (29,34 kg

x 9,15 m) + (6,06 kg x 9,20 m) + (5,90 kg x 6,12 m) + (2 kg x 7 m) + (22,66 kg x 9,20 m) + (25,17

kg x 4,60 m) + (170,71 kg x 4,50 m)) / 9,70 m] / 2 = 310,35 kg








105,57 kg








Fc = ( ) + ( )

Fc = (0) +( , ) = 71,96 kg




71,96

= 52,81 Verifica

FN. 2




Fl = 0,32 kg + 0,01 kg + 15,28 kg + 0,23 kg + 7,58 kg + 6,08 kg + 8,02 kg + 0,21 kg + 3,03 kg + 2 kg

+ 5,90 kg + 17,80 kg + 151,94 kg + 170,71 kg = 389,93 kg








m) + (170,71 kg x 4,50 m)] / 9,70 m = 266,68 kg










103,50 kg

Ft = Dv + TA = 103,50 kg + 159,74 kg = 263,25 kg



Fc = ( ) + ( )

Fc = ( , ) + ( , ) = 137,34 kg

Cn: 3 ≥ á

,

= 27,66 Verifica





FE 1


F =





Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


m = 6299,4 kgm


6,77 m = 13538,6 kgm


1,45 m + 2,20 m)) - (17,50 kg x 1,13 m) + (159,74 kg x ((6,67 m + 5,50 m) / 2)) + (300 kg x 3 m)]

= 1901,6 kgm


M = (15440,2 kgm + (15440,2kgm) + (6299,4kgm) )= 32116,0 kgm


F = = , ,

= 3310,9 kg


Cn: 2,25 ≥ á



,

= 2,29 Verifica




FN1



(2 x FLP) + aisl.) + FMORS. + FPÉND. + Frienda + Fviga + 2 x FP

Ft = (2 x (11,64 kg + 11,31 kg) + 3,23 kg) + ((2 x (16,17 kg + 7,58 kg) + 0,08 kg)) + ((6 x 11,74 kg)

+ (3 x 2,03 kg) + 0,08 kg) + ((2 x 8,80 kg) + 3,03 kg) + 2 kg + 5,00 kg + 25,17 kg + 22,66 kg + 2 x

85,36 kg = 428,50 kg





hp



9,15 m) + (6,06 kg x 9,20 m) + (5,00 kg x 6,12 m) + (2 kg x 7 m) + (22,66 kg x 9,20 m) + (25,17 kg

x 4,60 m) + (170,71 kg x 4,50 m)) / 9,70 m] / 2 = 269,13 kg





Dv = [(2 x (11,70 kg + 8,67 kg) x 3,15 m) + (((2 x 7,59 kg) + 43,40 kg) x 1,50 m) - (((2 x 2,85 kg) +

7,14 kg) x (2,20 m + 1,45 m + 0,70 m)) + (((2 x 2,94 kg) + 43,40 kg) x 0,58 m) + (2 kg x 7 m) +




102,67 kg






Fc = ( ) + ( )

Fc = (0) +( , ) = 71,41 kg




71,41

= 53,21 Verifica

FN. 2





3,03 kg + 2 kg + 5,00 kg + 17,80 kg + 151,94 kg + 170,71 kg = 388,44 kg










m) + (170,71 kg x 4,50 m)] / 9,70 m = 265,67 kg





Dv = [(2 x (11,70 kg + 8,67 kg) x 3,15 m) + (((2 x 7,59 kg) + 43,40 kg) x 1,50 m) - (((2 x 2,85 kg) +

7,14 kg) x (2,20 m + 1,45 m + 0,70 m)) + (((2 x 2,94 kg) + 43,40 kg) x 0,58 m) + (2 kg x 7 m) +


102,67 kg

Ft = Dv + TA = 102,67 kg + 199,50 kg = 302,17 kg



Fc = ( ) + ( )

Fc = ( , ) + ( , ) = 138,10 kg

Cn: 3 ≥ á



,

= 27,52 Verifica





FE 1


F =



Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = ((p1 x s1) + (p2 x S2)) x l1


m = 6299,4 kgm


6,77 m = 13538,6 kgm




1,45 m + 2,20 m)) - (17,50 kg x 1,13 m) + (159,74 kg x ((6,67 m + 5,50 m) / 2)) + (300 kg x 3 m)]

= 2126,6 kgm


M = (15665,2 kgm + (15665,2kgm) + (6299,4kgm) )= 32549,5 kgm


F = = , ,

= 3355,6 kg


Cn: 2,25 ≥ á

,

= 2,26 Verifica




Anexo VII: cálculo de poste de retención LDF

Vamos a calcular los esfuerzos para una estructura conformada por dos postes, dosvínculos y una ménsula de hormigón, fuera de la estructura de catenaria.

Número de aisladores de la cadena de retención y su justificación.

La cadena de retención posee 2 aisladores. Según la norma IRAM 2077, debe tener almenos un aislador más que la cadena de suspensión.

Elementos de la cadena de retención:

Del catálogo de morsetería EmprelSRL: http://www.supplypetrolero.com.ar/wp-content/uploads/2018/01/Catalogo-132-500-kV-linkeado.pdf

N° Designación Carga de rotura (kg) Peso (kg) Longitud (mm)1 Conductor >1965 - -2 Morsa de retención >4183 0,80 1353 Órbita con ojal >8163 0,55 674 Aislador de porcelana >12245 5,5 x 2 = 11 146 x 2 = 2925 Anillo con badajo >9081 0,50 1056 Estribo de retención >6428 1,20 145

Total: 14,05 744

Superficie de la morsetería: 0,0163 m2

F = C × k × (V²/16) × S = 1 x 1 x (36,112/16) x 0,0163 m2 = 1,33 kg

Superficie del aislador: 0,0186 m2 (lateral/frontal)



F = C × k × (V²/16) × S = 1 x 1 x (36,112/16) x 0,0186 m2 = 1,52 kg

Fuerza lateral sobre la cadena de aisladores:

F = 2 X 1,52 kg + 1,33 kg = 4,36 kg

Fuerza frontal sobre la cadena de aisladores (no consideramos la morsetería):

F = 2 X 1,52 kg = 3,03 kg

Cálculo del número y altura de los vínculos.

En los casos de retenciones, terminales, etc., donde se utilicen estructuras conformadascon dos o tres postes, la forma de disposición resulta de guardar una distancia entre ellos en lacima de 30 cm, mientras que ella va en aumento hacia la base a razón de 4 cm por metro delongitud.

En este tipo de estructuras, para lograr una mejor respuesta a las cargas, los postes seencuentran unidos mediante vínculos, que se colocan de acuerdo a la distancia que existedesde la ménsula al suelo, donde éstas también hacen de vínculo superior, dado que seencuentra enhebrada en los postes y fijada a ellos.

Las distancias que deben existir entre los vínculos y el orden en que se colocan, desdeabajo hacia arriba, en función de la altura de la ménsula es el siguiente:

Ø hm < 10 m, lleva 2 vínculos.

Donde hm es la altura de la ménsula. Si la altura de la ménsula es h = 7,14 m, losvínculos se ubican según las expresiones:

d1 = 0,300 x h = 0,300 x 7,14 m = 2,142 m

d2 = 0,325 x h = 0,325 x 7,14 m = 2,320 m

d3 = 0,375 x h = 0,200 x 7,14 m = 2,678 m



Calculo de las dimensiones de los vínculos.

Necesitamos hallar las distintas dimensiones de cada uno de los vínculos, con el objetode calcular la fuerza que el viento produce en ellos, con el fin de aplicarlo al cálculo mecánicodel poste. A efectos de aclarar los cálculos, se añade la figura de un vínculo doble.

Donde Lv es la longitud del vínculo, R y r son los radios correspondientes, e es elespesor, H es el ancho del vínculo y D es la profundidad. Se deberán calcular varios de estosparámetros ya que se necesitan para obtener las áreas.

Para calcular la longitud de los vínculos se usara la siguiente expresión: Lv = b + 2R + 2e

Donde:

Bb = [(H´- hvi) x 0,04 + Dp] + [(H´- hvi) x 0,015 + D0]

2R = D = (H´- hvi) x 0,015 + D0

Referencias:

H` = Altura libre del poste

Dp = 0,250 m Diámetro del poste en la cima

D0 = 0,300 m Separación de los postes en la cima

e = 0,07 m Espesor de la pared del vinculo

hvi = Altura del vínculo considerado

De lo calculado en el punto anterior, la ménsula está a una altura de 7,14 m. Por lo tantoadoptaremos dos vínculos para los postes de la retención.

Según la expresión: Hn = de + (n - 1) x 5 cm, siendo de el diámetro medio donde secruzan el poste y el vínculo, la altura o ancho de los vínculos será:



de = 0,250 m + (H´ - hvi) x 0,015 = 0,250 m + (7,14 m – 5 m) x 0,015 = 0,282 m

H1 = de = 0,282 m

H2 = de + 0,05 m = 0,332 m

Vínculo 1:

H` = 7,14 m

Dp = 0,25 m

D0 = 0,30 m

e = 0,07 m

hv1 = h – 0,300 x h = 0,700 x h = 0,700 x 7,14 m = 5,00 m

b = ((H´- hvi) x 0,04 + Dp) + ((H´- hvi) x 0,015 + D0) =

b = ((7,14 – 5,00) x 0,04 + 0,250) + ((7,14 – 5,00) x 0,015 + 0,3) = 0,668 m

R = ((H´ – hvi) x 0,015 + D0) / 2

R = ((7,14 – 5,00) x 0,015 + 0,300) / 2 = 0,166 m

Lv = b + 2R + 2e = 1,14 m

H1 = de = 0,282 m

Vínculo 2:

H` = 7,14 m

Dp = 0,25 m

D0 = 0,30 m

e = 0,07 m

hv2 = h – 0,300 x h – 0,325 x h = 0,375 x h = 0,375 x 7,14 m = 2,68 m

b = ((H´- hvi) x 0,04 + Dp) + ((H´- hvi) x 0,015 + D0) =

b = ((7,14 – 2,68) x 0,04 + 0,250) + ((7,14 – 2,68) x 0,015 + 0,3) = 0,795 m

R = ((H´ – hvi) x 0,015 + D0) / 2



R = ((7,14 – 2,68) x 0,015 + 0,300) / 2 = 0,183 m

Lv = b + 2R + 2e = 1,302 m

H2 = 0,282 m + 0,05 m = 0,332 m

Calculo de la sección expuesta al viento en dirección transversal a la línea.

Vínculo 1:

SVT1 = Lv1 x H1 = 1,140 m x 0,282 m = 0,322 m2

Vínculo 2:

SVT2 = Lv2 x H2 = 1,302 m x 0,332 m = 1,177 m2

Calculo de la sección expuesta al viento en dirección longitudinal a la línea.

Vínculo 1:

SVL1 = D1 x H1 = 0,472 m x 0,282 m = 0,133 m2

Vínculo 2:

SVL2 = D2 x H2 = 0,507 m x 0,332 m = 0,168 m2

Fuerza del viento transversal sobre cada uno de los vínculos.

Vínculo 1:

F = C × k × (V²/16) × S VT1 = 1 x 1 x (36,112/16) x 0,322 m2 = 26,21 kg

Vínculo 2:

F = C × k × (V²/16) × S VT1 = 1 x 1 x (36,112/16) x 0,433 m2 = 35,25 kg

Fuerza del viento longitudinal sobre cada uno de los vínculos.

Vínculo 1:

F = C × k × (V²/16) × S VT1 = 1 x 1 x (36,112/16) x 0,133 m2 = 10,86 kg

Vínculo 2:

F = C × k × (V²/16) × S VT1 = 1 x 1 x (36,112/16) x 0,168 m2 = 13,72 kg

Peso de vínculos:

Pv = Vv x d

d = 2200 kg/m3



Vv = ((b x D)+((R + e)2 – R2) x π) x Hv

· V1 = ((0,668 m x 0,472 m) + ((0,166 m + 0,070 m)2 – (0,166 m)2) x π) x 0,282 m = 0,304 m3

· V2 = ((0,795 m x 0,507 m) + ((0,183 m + 0,070 m)2 – (0,183 m)2) x π) x 0,332 m = 0,435 m3

P1 = 0,304 m3 x 2200 kg/m3 = 669,7 kg

P2 = 0,435 m3 x 2200 kg/m3 = 957,3 kg

1. Calculo de las hipótesis normales para un vano recto de 60 metros:

Hipótesis normales

FN. 1 (viento transversal a la línea)



· Carga del viento (Estado II) en dirección del eje de los travesaños (ménsulas y/o

crucetas) sobre el poste, los accesorios y la proyección de los cables de los semivanos

adyacentes.

· Resultante de los tiros máximos de todos los cables.

FN. 2 (viento en dirección de la línea)



· Carga del viento (Estado II) perpendicular al eje de los travesaños (ménsulas y/o

crucetas) sobre el poste, los accesorios y la proyección de los cables de los semivanos

adyacentes.

· Resultante de los tiros máximos de todos los cables para el Estado II.

FN. 3 (Hipótesis de tendido)




crucetas) sobre el poste, los accesorios y la proyección de los cables del semivano

tendido.

· Dos tercios de los tiros unilaterales máximos de todos los cables tendidos.



Esta hipótesis no existe para el poste de suspensión. Con viento perpendicular a la línea,

se consideran dos tercios del tiro máximo durante el tendido, con los cables en uno de los semi

vanos.

FN. 4 (viento oblicuo)



· Carga del viento (Estado II) oblicuo (según punto 2), sobre el poste, los accesorios y la

proyección de todos los cables.

· Resultante de los tiros máximos de todos los cables para el Estado II.

Esta hipótesis es similar a la número tres del poste de suspensión, pero considera el

viento sobre los cables, más los tiros máximos.

FN. 5 (Con hielo)


· Cargas adicionales (si existen).

· Carga del viento del Estado que contempla manguito de hielo, en la dirección del eje

de los travesaños (ménsula y/o cruceta) sobre el poste, los accesorios y la proyección

de los cables de ambos semivanos adyacentes.

· Tiro de todos los cables para el Estado que contempla hielo.

FN1


Fuerza total de carga de viento: conductores de energía + ménsulas de energía + cadenas de

aisladores (consideramos 6 cadenas de aisladores) + vínculos + postes:

Ft = Fme + 6 x (Fc + Fa) + Fv1 + Fv2 + Fp

Ft = 24,04 kg + (6 x (23,43 kg + 4,36 kg)) + 26,21 kg + 35,25 kg + 166,24 kg = 419,73 kg


Cvc = (Fme + 6 x (Fc + Fa)) x hmens)) + Fv1 x hv1 + Fv2 x hv2 + Fp x hcgp) / hp



hcgp = , , , ,

x , = 3,36 m

Cvc = ((24,04 kg + 6 x (23,47 kg + 4,36 kg)) x 7,14m + (26,21 kg x 5,00 m) + (35,25 kg x 2,68 m) +

(166,24 kg x 3,36 m)) / 7,14 m = 300,97 kg

Carga equivalente de desequilibrio en la cima del poste:

Dv = No hay porque la ménsula es simétrica.

Resultante de los tiros máximos de todos los cables. Por tratarse de una retención recta

(ángulo 0°) los tiros de un extremo se compensan con los tiros del otro, anulándose.


Cn: 3 ≥

Para dos postes de 750 kg de tiro en la cima

Fc = ( ) + ( )

Fl = 0 kg

Ft = Dv + Fv = 300,97 kg

Fc = (0) + ( , ) = 150,48 kg

,

= 9,97 Verifica

FN.2

Viento en el sentido de la línea

Carga del viento máximo en dirección perpendicular al eje de los travesaños (ménsulas y/ocrucetas) sobre el poste, los accesorios y la proyección de los semivanos adyacentes. Sobre ménsula de energía (Fme):



F = 33,41 kg

Sobre postes: 83,12 kg

Sobre vínculos:

Fv = Fv1 + Fv 2

Fv = 10,86 kg + 13,72 kg = 24,58 kg

Fuerza total de carga de viento:

Fv = (Fme + 3 x (Fc + Fa)) + Fp + Fv = (33,41 kg + 3 x (0,55 kg + 3,03 kg))) + 83,12 kg + 24,58

kg = 152,86 kg


Cvc = ((Fm + 3 x (Fc + Fa)) x hmens) + Fv1 x hv1 + Fv2 x hv2 + Fp x hcgp)/hp

Cvc = ((33,41 kg + 3 x (0,55 kg + 3,03 kg) x 7,14 m)) + (10,86 kg x 5,00 m) + (13,72 kg x 2,68

m) + (83,12 kg x 3,41 m))/7,14 = 96,17 kg

Carga equivalente de desequilibrio en la cima del poste: N/A

Fc = ( ) + ( )

Fl = Cvc = 96,17 kg

Ft = Dv = 0 kg

Fc = ( ) + (0) = 12,02 kg


Cn: 3 ≥

,

= 124,78 Verifica





Peso total de todas las cargas: ménsula + vínculos + un semivano de conductores y cadenas

Pt = 209 kg + 1705,9 kg + 59,25 kg = 1895,25 kg


No aplica porque no se considera manguito de hielo.



tendido.


Fv = (Fme + 3 x (Fc + Fa)) + Fp + Fv = (24,04 kg + 3 x (23,47 kg + 3,03 kg)) + 83,12 kg + 61,46 kg =

336,24 kg


Cvc = (Fme + 3 x (Fc + Fa)) x hmens + (Fv1 x hv1) + (Fv2 x hv2) + (Fp x hcgp))/hp

Cvc = [(24,04 kg + 3 x (23,47 kg + 3,03 kg)) x 7,14 m + (26,21 kg x 5,00 m) + (35,25 kg x 2,68 m)

+ (83,12 kg x 3,36 m)]/7,14 m = 122,56 kg


Dv_long = (3 x (Pc + Pa) x lm)/h

Dv_long = (3 x (5,70 kg + 16,35 kg) x 0,27 m)/7,14 m = 2,50 kg

Tiros u. = x (3 x 587 kg) = 1174 kg

Fc = ( ) + ( )

Fl = Tiros + Dv_long = 1174 kg + 2,50 kg = 1176,50 kg

Ft = Cvc = 122,56 kg



Fc = ( , ) + ( , ) = 159,32 kg


Cn: 3 ≥

,

= 9,42 Verifica

FN. 4 (Viento oblicuo. Consideramos viento transversal x cos 45° sobre poste, ménsulas y

aisladores, más el 80 % de la fuerza transversal sobre conductores)



· No aplica porque no se considera manguito de hielo.

· Carga del viento máximo en dirección oblicua, sobre el poste, los elementos de

cabecera y la proyección de los cables. El coeficiente aerodinámico se incrementa en

un 10%.

Fuerza del viento transversal:

Sobre ambos postes:

F = 2 x C × k × (V²/16) × S = 2 x 1,1 x 0,7 x ((36,11 m/s)2/16) x x 7,14 m x (2 x 0,250 m + 0,360

m) x cos 45°= 181,03 kg

Sobre ménsula de energía:

F = C × k × (V²/16) × S = 1,1 x 1 x ((36,11 m/s)2/16) x 0,295 m2 x cos 45° = 18,70 kg

Sobre la cadena de aisladores:

F = C × k × (V²/16) × S = 1,1 x 1 x (36,112/16) x 0,04 m2 = 4,80 kg

Sobre la morsetería:

F = C × k × (V²/16) × S = 1,1 x 1 x (36,112/16) x 0,0131 m2 = 1,17 kg

Sobre el cable de energía, en sentido transversal a la línea.

F = C × k × (V²/16) × S = 1,1 x 0,75 x (36,112/16) x 0,384 x 0,8 = 18,78 kg



Transversal sobre los vínculos:

Fv1 = C × k × (V²/16) × S VT1 = 1,1 x 1 x (36,112/16) x 0,458 m2 x cos 45° = 67,98 kg

Fv2 = C × k × (V²/16) × S VT1 = 1,1 x 1 x (36,112/16) x 0,588 m2 x cos 45° = 82,07 kg

Fuerza transversal del viento:

Ftv = [(Fme + (6 x Fa) + Fp)] + [(6 x Fce)]

Ftv = [18,70 kg + (6 x 4,80 kg) + 181,03 kg] + [(6 x 18,78 kg)] = 511,25 kg

Carga transversal del viento reducida a la cima:

Ctvc = [(Fme + (6 x Fa) + (6 x Fce)) x h1] + [Fp x hcmp]/hp

Ctvc = [(18,70 kg + (6 x 4,80 kg) + (6 x 23,47 kg)] x 7,14 m + [181,03 kg x 3,36 m]/7,14 m =

206,95 kg


Fc = Ctvc = 206,95 kg


Cn: 3 ≥

,

= 7,25 Verifica

Resultante de los tiros máximos de todos los cables.Por tratarse de una retención recta (ángulo 0°) los tiros de un extremo se compensan

con los tiros del otro, anulándose.

FN. 5 (Idem FN. 1 pero con el viento del estado III)


· Carga del viento del estado que contempla manguito de hielo, en la dirección del eje

de los travesaños (ménsulas y/o crucetas) sobre el poste y los elementos de cabecera.







Esta hipótesis no se calcula porque en la provincia de Buenos Aires no se contempla el

manguito de hielo, y las cargas debidas al viento son menores que en la hipótesis normal 1.

Cálculo de las hipótesis extraordinarias.

FE. 1


Peso de cables:

Cable de energía:

Cinco semi vanos de 30 m c/u:

5 x 30 m x 0,19 kg/m = 28,50 kg

Peso total de todas las cargas permanentes: conductores + cadenas + ménsula + vínculos:

Pt = 28,50 kg + 81,75 kg + 209 kg + 1705,9 kg = 2025,15 kg

Cargas adicionales (Si existen).


El 100 % del tiro máximo de un cable de transporte de energía (aquel que provoque la

solicitación más desfavorable) o 100 % del tiro máximo del cable de protección, por reducción

unilateral del tiro del cable en el vano adyacente.

Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = (p1 x s1) x l1

Mt = (8,39 kg/mm2 x 70 mm2) x 0,67 m = 393,5 kgm



Mf1 = (p1xS1xh1) + ((T + Cvc)xhp)

Mf1 = (8,39kg/mm x70mm x7,14m) + ((300,97kg)x7,14m)

Mf1 = 4711,9 kgm

Mf2 = 5,70 kg x 0,67 m = 3,8 kgm


M = (4715,7 kgm + (4715,7kgm) +(393,5kgm) )= 4723,9 kgm

F = = , ,

= 661,6 kg


Cn: 2,25 ≥

,

= 2,27 Verifica

FE. 2


· Cargas adicionales.

· En el Estado que contempla hielo, la resultante de los tiros de todos los cables con el

tiro reducido unilateralmente un 40 %, considerando que existe carga desigual del

hielo en los vanos contiguos.


manguito de hielo.

2. Calculo de las hipótesis normales para un vano curvo de 50 metros.

FN1







Cvc = (Fme + 6 x (Fc + Fa)) x hmens)) + Fv1 x hv1 + Fv2 x hv2 + Fp x hcgp)/hp


(166,24 kg x 3,36 m))/7,14 m = 277,51 kg


Dv = N/A.

Resultante de los tiros máximos de todos los cables.

T = 88 kg


Cn: 3 ≥

Para dos postes de 800 kg de tiro en la cima

Fc = ( ) + ( )

Fl = 0 kg

Ft = Dv + T + Fv = 365,51 kg

Fc = (0) + ( , ) = 182,75 kg

,

= 8,75 Verifica



FN.2




kg + 13,72 kg = 152,44 kg




m) + (83,12 kg x 3,41 m))/7,14 = 95,75 kg


Fc = ( ) + ( )

Fl = Cvc = 95,75 kg

Ft = Dv + T = 88 kg

Fc = ( , ) + ( ) = 45,60 kg


Cn: 3 ≥

,

= 35,09 Verifica










tendido.


324,51 kg




+ (83,12 kg x 3,36 m)]/7,14 m = 118,65 kg




Tiros u. = x (3 x 587 kg) = 1174 kg

Fc = ( ) + ( )


Ft = Cvc = 117,31 kg

Fc = ( , ) + ( , ) = 164,61 kg


Cn: 3 ≥



,

= 9,72 Verifica





· No aplica porque no se considera manguito de hielo.

· Carga del viento máximo en dirección oblicua, sobre el poste, los elementos de

cabecera y la proyección de los cables. El coeficiente aerodinámico se incrementa en

un 10%.


F = C × k × (V²/16) × S = 1,1 x 0,75 x (36,112/16) x 0,384 x 0,8 = 18,78 kg


Ftv = [(Fme + Fv1 + Fv2 + (6 x Fa) + Fp)] + [(6 x Fce)]

Ftv = 18,70 kg + 67,98 kg + 82,07 kg + 20,35 kg + 181,03 kg + 93,89 kg = 351,03 kg


Ctvc = [(Fme + (6 x Fa) + (6 x Fce)) x h1] + Fv1 x hv1 + Fv2 x hv2 + [Fp x hcmp]/hp

Ctvc = (18,70 kg + 20,35 kg + 93,89 kg) x 7,14 m + (67,98 kg x 5,00 m) + (82,07 kg x 2,68 m) +

(181,03 kg x 3,36 m)/7,14 m = 185,98 kg


Fc = [(Ctvc + T cos 45°)2 + (Tsen45°)2]1/2

Fc = [ (185,98 kg + 88 kg x cos 45°)2 + (88 kg x sen 45°)2)]1/2

Fc =273,96 kg




Cn: 3 ≥

,

= 5,84 Verifica



· Carga del viento del estado que contempla manguito de hielo, en la dirección del eje

de los travesaños (ménsulas y/o crucetas) sobre el poste y los elementos de cabecera.








FE. 1


Peso de cables:

Cable de energía:

Cinco semi vanos de 50 m c/u:

5 x 50 m x 0,19 kg/m = 47,50 kg

Peso total de todas las cargas permanentes: conductores + cadenas + ménsula + vínculos:

Pt = 47,50 kg + 81,75 kg + 209 kg + 1705,9 kg = 2044,15 kg

Cargas adicionales (Si existen).No aplica porque no se considera manguito de hielo.

El 100 % del tiro máximo de un cable de transporte de energía (aquel que provoque lasolicitación más desfavorable) o 100 % del tiro máximo del cable de protección, por reducción




Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = (p1 x s1) x l1

Mt = (8,39 kg/mm2 x 70 mm2) x 0,67 m = 393,5 kgm


Mf1 = (8,39kg/mm x70mm x7,14m) + ((88kg + 277,51kg)x7,14m)

Mf1 = 4939,1 kg

Mf2 = 4,75 kg x 0,67 m = 3,2 kgm


M = (4942,3 kgm + (4942,3kgm) +(393,5kgm) )= 4950,1 kgm

F = = , ,

= 693,3 kg


Cn: 2,25 ≥



,

= 2,31 Verifica

FE. 2







manguito de hielo.


FN1







(166,24 kg x 3,36 m))/7,14 m = 254,05 kg


Dv = N/A.


T = 140,73 kg


Fc = ( ) + ( )



Fl = 0 kg

Ft = Dv + T + Fv = 394,78 kg

Fc = (0) + ( , ) = 197,39 kg

Cn: 3 ≥

,

= 8,11 Verifica

FN.2




kg + 13,72 kg = 152,02 kg




m) + (83,12 kg x 3,41 m))/7,14 = 95,33 kg



T = 140,73 kg

Fc = [( )2 + ( )2]1/2

Fl = Cvc = 95,33 kg

Ft = Dv + T = 140,73 kg



Fc = ( , ) + ( , ) = 71,37 kg


Cn: 3 ≥

,

= 22,42 Verifica








tendido.


312,78 kg




+ (83,12 kg x 3,36 m)]/7,14 m = 114,74 kg




Tiros u. = x (3 x 587 kg) = 1174 kg



Fc = ( ) + ( )


Ft = Cvc + T = 114,74 kg + 46,91 kg = 161,65 kg

Fc = ( , ) + ( , ) = 167,79 kg


Cn: 3 ≥

,

= 9,54 Verifica




F = C × k × (V²/16) × S = 1,1 x 0,75 x (36,112/16) x 0,256 m2 x 0,8 = 15,65 kg






Ctvc = [(18,70 kg + (6 x 4,80 kg) + (6 x 15,65 kg)] x 7,14 m + (67,98 kg x 5,00 m) + (82,07 kg x

2,68 m) + (181,03 kg x 3,36 m)/7,14 m = 170,96 kg




Fc = (170,96kg + 140,73kgxcos45°) + (170,43kgxsen45°)

Fc =311,63 kg


Cn: 3 ≥

,

= 5,13 Verifica





FE. 1


Peso total de todas las cargas permanentes.






Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1



Mt = (p1 x s1) x l1

Mt = (8,39 kg/mm2 x 70 mm2) x 0,67 m = 393,5 kgm


Mf1 = (8,39kg/mm x70mm x7,14m) + ((140,73kg + 170,96kg)x7,14m)

Mf1 = 5052,6 kg

Mf2 = 3,80 kg x 0,67 m = 2,5 kgm


M = (5055,2 kgm + (5055,2kgm) +(393,5kgm) )= 5062,8 kgm

F = = , ,

= 709,1 kg


Cn: 2,25 ≥

,

= 2,26 Verifica

FE. 2









manguito de hielo.


FN1







(166,24 kg x 3,36 m))/7,14 m = 230,59 kg


Dv = N/A.


T = 157,73 kg


Fc = ( ) + ( )

Fl = 0 kg

Ft = Dv + T + Fv = 388,32 kg

Fc = (0) + ( , ) = 194,16 kg



Cn: 3 ≥

,

= 8,24 Verifica

FN.2




kg + 13,72 kg = 151,69 kg




m) + (83,12 kg x 3,41 m))/7,14 = 95,00 kg



T = 157,73 kg

Fc = ( ) + ( )

Fl = Cvc = 95,00 kg

Ft = Dv + T = 157,73 kg

Fc = ( , ) + ( , ) = 79,75 kg


Cn: 3 ≥



,

= 20,06 Verifica







tendido.


301,05 kg




+ (83,12 kg x 3,36 m)]/7,14 m = 110,83 kg




Tiros u. = x (3 x 587 kg) = 1174 kg

Fc = ( ) + ( )


Ft = Cvc = 110,83 kg



Fc = ( , ) + ( , ) = 168,20 kg


Cn: 3 ≥

,

= 9,51 Verifica




F = C × k × (V²/16) × S = 1,1 x 0,75 x (36,112/16) x 0,192 m2 x 0,8 = 9,39 kg






Ctvc = [(18,70 kg + 20,35 kg + 56,35) x 7,14 m + (67,98 kg x 5,00 m) + (82,07 kg x 2,68 m) +

(181,03 kg x 3,36 m)]/7,14 m = 155,95 kg


Fc = (155,95kg + 157,73kgxcos45°) + (157,73kgxsen45°)

Fc =313,58 kg




Cn: 3 ≥

,

= 5,10 Verifica





FE. 1


Peso total de todas las cargas permanentes.






Mf1 = ((p1 x S1) + (p2 x S2)) x h1

Mt = (p1 x s1) x l1

Mt = (8,39 kg/mm2 x 70 mm2) x 0,67 m = 393,5 kgm




Mf1 = (8,39kg/mm x70mm x7,14m) + ((157,73kg + 155,95kg)x7,14m)

Mf1 = 5027,1 kg

Mf2 = 2,85 kg x 0,67 m = 1,9 kgm


M = (5029,0 kgm + (5029,0kgm) +(393,5kgm) )= 5036,6 kgm

F = = , ,

= 705,4 kg


Cn: 2,25 ≥

,

= 2,27 Verifica

FE. 2







manguito de hielo.


Electrificación del ramal ferroviario La Plata – Brandsen AnexosTrevolazavala – Baron 251

Planos:

I. Sistema de 2 x 25 kV.II. Uni bifilar sistema de tracción.III. Centro de autotransformación.IV. Unifilar TGBT y MT.

E1 = 132 KV

R

S

T

+27.5 KV

-27.5 KV

0 KV

E2 = 55 KV

132 KV

E1 = 132 KV

+27.5 KV

-27.5 KV

0 KV

E2 = 55 KV

L.A

L.P

L.C

BARRA 0

RIELES

MT

MT

Año 2019

Proyecto Final

Electrificación General Sistema 2 x 25 Kv

ALUMNOS : Baron, Erwin - Trevolazavala, Marcelino - Culetto, Franco

Electrificación del Ramal La Plata - Brandsen de la Linea Roca

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL LA PLATA

CENTRO DE AUTOTRANSFORMACIÓN

-27.5 KV

+27.5 KV

0 KV

BARRA 0

M

M

M

M

M

1

2

1

2

PROTECCION

MEDICION

HMI

MD

21 25 27

49

5179

50-x50BF

74TC

LC

LA

LP

PROTECCION DE

ALARMAS

DE AVISO

ALARMAS DE

DESCONEXION

TEMPERATURA

DE ACEITE

SOBREPRESION

INTERIOR

RELÉ DE GAS

NIVEL DE ACEITE

Q10

Q10

Q1 Q1

Q0

JA01 JA02

27.5 KV/50HZ/1250 A

T1L1

T1L2

T5L1T5L2

T5L1

T5L2

F1L1F1L2

F2L1

F2L2

BARRA DE NEUTRO "0"

CBAL

HMI

AUT.

VIAS

110 Vcc

110 Vcc

110 Vcc

110 Vcc

110 Vcc

SF6

X51

X52

X51X52

V.A.

Año 2019

Proyecto Final

Uni/bifilar 27.5 kv Sist. de Tracción PSA -PAT




JA01

JA02

M

T5L1

T5L2

X51

X52

Q1,Q10

CELDA DE MT 2X27.5 KV BIPOL. AISLADA EN SF6

CELDA DE ENTRADA DE LINEA C/INTERRUPTOR

CELDA DE MT 2X27.5 KV BIPOL. AISLADA EN SF6

CELDA SALIDA DE LINEA C/SECCIONADOR

TRANSFORMADOR DE TENSION

27.5/0.11 KV 10 VA CI. 3P/0.5

DETECTOR DE TENSION CAPACITIVO

SECCIONADOR DE TRES POSICIONES

COMANDO MOTORIZADO 1250 A - 110 Vcc

M

1

2

HMI

PROTECCION

MEDICION

HMI

MD

S2S1 S1

S2

S2S1

S1 S2

Q0

T1L1

T1L2

CBAL

AUT.

HMI

S1

S2

S.A.D

F1L1

S.A.D

INTERRUPTOR DE POTENCIA

1250 A 31.5 KA MANDO MOTORIZADO

110 Vcc

TRANSFORMADOR DE CORRIENTE

(1) NUCLEO DE PROTECCION

(2) NUCLEO DE MEDICION

DESCARGADOR DE SOBRETENSIÓN

TABLERO DE ALARMA

DE AVISO Y DESENGANCHE

AUTOTRANSFORMADOR

+ - 27.5/+ - 27.5/ 0 KV

3 MVA

PANEL DE OPERACION LOCAL

(SALA DE TABLEROS)

TERMINALES

SISTEMA DE AUTOMATIZACION

DESCENTRALIZADO

13.2 / 0.4 - 0.23 KV

POTENCIA 100 KVA

AISLACIÓN SECA ENCAPSULADO ARROLLAMIENTO EN CU/AL

In= 250 A

25 KA

3x3(1X150) mm2 (RST) + N

In= 25 A

4,5 KA

In= 16 A

4,5 KA

In= 25 A

4,5 KA

In= 25 A

4,5 KA

3X1X50 mm2

CIRCUITO

C3 C4 C5 C6

I (A)

SECCION CABLE

DESCRIPCIÓN

TOMAS USOS

GENERALES

ILUMINACION

INTERIOR GRAL.

CELDA MT ABB UNIGEAR ZS 1

TIPO COMPACTA 17.5 KV

In= 32 A

4,5 KA

C1

CARGADOR DE

BATERIAS

In= 100 A

25 KA

C2

TABLERO SECC.

x 3

TRANSFORMADOR DE TENSIÓN CAT

INTERRUPTOR TETRAPOLAR-MERLIN GERIN

TI

TV

TRAFO 1

ALIMENTADORES 13.2 Kv

SECCIONADOR AEREO

CABLE SUBTERRANEO

BARRA (3) DE 0.4 Kv

ESTACION

ALIMENTACION

AIRE. ACONDIC.

3x4(1X120) mm2 (RST) + N

3X25 + 16 mm2 3X4MM2 +N 3X2.5 MM2 +N 3X4MM2 +N

ILUMINACION

EXTERIOR

Q0

3X6MM2 +N

3X4MM2 +N

In= 50 A

6 KA

C7

SEÑALAMIENTO

3X16MM2 +N

Año 2019

Proyecto Final

Unifilar de MT y Tablero General (TGBT)




IT

PLC

In= 250 A

25 KA

3x3(1X150) mm2 (RST) + N

x 3

INTERRUPTOR TETRAPOLAR-MERLIN GERIN

TI

TV

3x4(1X120) mm2 (RST) + N

Q1

PANEL DE ALARMAS

KWH

ALIMENTACION ALTERNATIVA "EDELAP"

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